- 用于MCU和FPGA的LED图文显示屏控制系统现

　　读地址发生器主要产生读地址信号，地址信号送往MCU接口及数据读写模块，读取外部SRAM1或SRAM2中已处理好的LED显示屏数据，并把数据按分区方式送到数据锁存器组锁存。锁存器输出16分区数据，通过移位寄存器组实现并串转换得到显示屏所需要的串行数据，并送往LED显示屏列驱动电路。脉冲发生器为各模块提供相应的同步时钟，行地址发生器产生相应的行信号送往显示屏的行驱动电路。
　　3.2 单片机与FPGA接口及数据读写模块
　　单片机与FPGA接口及数据读写模块结构如图4所示。单片机从EEPROM中读取数据并根据显示要求进行处理后，通过接口及数据读写模块把数据送往数据缓冲器SRAM1或SRAM2。为提高数据的传输速度，保证显示效果的连续性，在系统中采用双体切换技术来完成数据存储过程。也就是说，采用双SRAM存储结构，两套完全独立的读、写地址线和数据线轮流切换进行读写。工作时，FPGA在一个特定的时间只从两块SRAM中的一块读取显示的数据进行显示，同时另外一块SRAM与MCU进行数据交换。MCU会写入新的数据，依次交替工作，可实现左移、上移、双屏等显示模式。如果显示的内容不改变，即一块SRAM里的数据不变时，MCU不需要给另外一块SRAM写数据。

2012-3-22 14:49:58 上传

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　　该模块采用VHDL有限状态机来实现，整个控制分为4个状态，其状态转换图如图5所示。其工作过程如下：
　　系统开机进入初始状态ST0，单片机的写入使能端E为低电平，单片机从EEPROM中读取数据并把数据写入到SRAM1，同时FPGA读取SRAM2中的数据；当单片机数据写完一屏数据后E变为高电平，当FPGA从SRAM2中读完数据、结束信号READ_END为低电平时，进入ST1状态。

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　　在ST1状态下，若没有新的数据写入则E保持高电平，FPGA读取SRAM1的数据，为静态显示；只有当单片机的读入控制信号E为低电平且READ_END为低电平时，进入ST2状态。在ST2状态下，单片机把数据写入SRAM2，同时FPGA读取SRAM1的数据，单片机数据写完后E变为高电平，当FPGA一屏数据读完后READ_END为低电平，进入ST3状态。在ST3状态下，如果没有新数据写入E为高电平，FPGA读取SRAM2中的数据。当单片机有新的数据写入时E变为低电平，当FPGA一屏数据读完后READ_END为低电平时，重新进入ST0状态。通过这种周而复始的交替工作完成数据的写入与读取，其端口程序如下：
　　

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　　3.3 读地址发生器
　　读地址发生器主要产生外部缓存器SRAM1（SRAM2）的读地址信号，使系统能正确地从存储器中读取相应的显示数据。其地址最高位为0，其余地址分别为行地址（hang［30］）、列地址（lie［60］）、分区地址（qu［30］）15位有效地址信号。在16个脉冲周期内读出在SRAM1（SRAM2）中的16字节数据，其部分VHDL源程序如下：
　　

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　　3.4 译码器
　　译码器模块主要是产生16路的分区信号（低电平有效）分别控制16个锁存器，把16个分区的显示数据分别锁存在相应的锁存器中。
　　3.5 数据锁存器组及移位寄存器组模块
　　数据锁存器组模块由16个8位锁存器组成锁存器组，锁存16个分区的数据。移位寄存器组模块由16个8位移位寄存器组成，把各路锁存器中8位并行数据转换成同时输出的16路串行数据，驱动LED显示屏，实现数据的并串转换。
　　其生成的元件符号如图6所示。其中，DATA_IN［7.0］为每个分区的8位并行数据输入，SCLK为移位时钟，CLR为清零信号，LOAD为数据锁存信号，CS［150］为16分区的输入信号（接译码器的输出），DATA_OUT［150］为16路的串行数据输出。