《FPGA入门系列实验教程——液晶1602显示》.pdf

艾米电子工作室—让开发变得更简单 FPGA 入门系列实验教程——液晶1602 显示 1. 实验任务 在开发板上实现液晶1602 显示welcome to 。熟悉并掌握 液晶1602 显示屏的使用方法，学习利用Verilog-HDL 语言编写有限状态机实 现较为复杂的设计与应用。 2. 实验环境 硬件实验环境为艾米电子工作室型号EP2C8Q208C8 增强版开发套件。 软件实验环境为Quartus II 8.1 开发软件。 3. 实验原理 本实验采用的是一个 2 行 16 字符液晶显示屏 LCD ，它由HD44780 、 HD44100 及几个电阻电容组成，详细资料参考液晶1602 字符模块使用手册， 这里不再累述。用 Verilog-HDL 语言描述一个控制液晶显示屏显示字符的电 路，首先简要介绍一下电路的输入和输出信号。其中，clk、rst 分别是50MHZ 时钟和复位输入信号，rst 低电平有效，lcd_rs 、lcd_rw、lcd_e 和data 分别为 与液晶显示屏控制芯片连接的控制信号。lcd_rs 为寄存器选择控制输出信号， 当lcd_rs 为低电平时，表示数据总线传输的是命令控制信号，当lcd_rs 为高 电平时，表示数据总线传输的是数据信号；lcd_rw 为读/写控制输出信号，当 lcd_rw 为低电平时，表示向液晶显示屏控制芯片写数据，反之，为读取数据； lcd_e 为读/写操作允许控制脉冲输出信号，高电平有效；data 为数据信号。然 后介绍一下FPGA 向液晶显示屏控制芯片发送指令的流程，上电后，必须传 送给液晶显示屏控制芯片初始化命令，初始化结束后，还要传输指定地址、 计数器地址和显示字符的编码数据，。接通电源后，FPGA 向液晶显示屏控制 芯片发送指令的流程如下图所示。 艾米电子工作室—让开发变得更简单 接通电源 等待大于等于15ms 重复发送功能控制字 发送模式控制字 发送打开显示控制字 完成初始化命令后 等待大于等于1.64ms 发送DDRAM 地址 发送需要显示字符的编码 FPGA 向液晶显示屏控制芯片发送指令的流程图 艾米电子工作室—让开发变得更简单 根据上述流程图，可以采用状态机状态机实现对液晶显示屏控制芯片 的控制。由于执行不同的操作过程，需要的时间也不一样，因此采用计数 器与状态机配合的方式。为每个状态机设置不同的时间（也就是延迟计数 值的不同），计数器与状态设置延迟计数值相比较，并且给状态机发出计 数时间到的信号，通知状态机转换到下一个状态，直到所有的数据传送完 毕后，再循环向液晶显示屏控制芯片发送显示字符的编码数据。 向液晶显示屏控制芯片发送指令或数据的时序参考液晶1602 字符模 块使用手册。状态机的编程方法请参考Verilog HDL 数字设计与综合 （第 二版）或Verilog 数字系统设计教程-夏宇闻，这里不再详细介绍。 4. 实验程序 由于试验程序较长，为了节省篇幅，实验程序在本实验的工程中提供。 5. 实验步骤 （1）建立新工程项目： 打开 Quartus II 软件，进入集成开发环境，点击 File→New project wizard建立一个工程项目lcd1602 。 （2 ）建立文本编辑文件： 点击File→New..在该项目下新建Verilog HDL 源程序文件lcd1602.v，输 入试验程序中的源程序代码保存后选择工具栏中的 按钮启