LCD显示模块设计 - 基于FPGA的音乐流水灯控制系统设计

　　2.3、 LCD显示模块设计

　　首先需要在 SOPC Bu i lder中构建 SOPC系统, 按要求依次添加 N iosII处理器, 4 kB的片上 RAM, LCD模块, 4位输入口, 给处理器分配复位向量地址和异常向量地址。

　　LCD显示模块用来实现乐谱和音频强度的实时显示, 可以显示 16 ? 2个字符, 其软件流程如图 2所示。

 

 

　　其中 LCD初始化包括对 LCD的功能设置, 显示开关设置和模式设置。LCD定位到首行首列是通过对LCD写定位指令, 将显示位置确定到第一行第一列。写字符" jian pu"到第一行是通过写数据指令将字符jian pu : 和实时变化的乐谱显示在液晶屏的第一行。

　　低、中、高音分别用 L、M、H表示并且加上对应的音阶值进行显示。LCD显示换行是通过定位指令来实现的。显示音频强度到第二行是用符号# > !的个数表示音调的高低, 一个表示低音 1 , 两个表示低音 2 ,依次类推。

　　在对 LCD模块进行显示控制时, 用到了写控制命令和写数据命令。这些命令是针对具体配置的硬件电路而编写的 .h头文件。LCD模块的头文件如下：

 　　#definelcd_write_cmd(base,data)

　　IOWR(base,0,data)

　　#definelcd_read_cmd(base)

　　IORD(base,1)

　　#definelcd_write_data(base,data)

　　IOWR(base,2,data)

　　#definelcd_read_data(base)

　　IORD(base,3)

　　这样编写是为了和具体的硬件电路相对应, 在LCD模块的硬件描述语言中, 液晶模块 RW 和 RS的地址分配如下:

　　assi gn LCD_ RW = address[ 0]

　　assi gn LCD_ RS = address[ 1]

　　其中 RS信号是命令与数据线, 高电平表示目前数据线上交换的是数据, 低电平表示目前数据线上交换的是命令。液晶模块根据这个信号做出正确的响应。RW 是电平信号, 高电平表示对液晶模块执行读取操作, 低电平表示对液晶模块写入数据或命令。这样便可以确定各读写操作对应于基地址的偏移量。

　　3、 顶层设计和验证

　　系统的顶层设计就是将各个底层功能模块例化,在顶层调用, 进行正确的连接, 构成最后的系统。整个系统的硬件电路如图 3所示。

　　至此, 一个硬件音乐流水灯电路就完成了。外部提供两路时钟信号( 12MH z和 8 Hz) , 再将乐曲输出端连接到带有驱动装置的蜂鸣器或扬声器上, 就可以欣赏所添加的乐曲了。若硬件设计上只有一路时钟信号输入, 可在 FPGA 内部设计分频器, 将其分频到8H z 再使用, 还可以在此基础上更改。另外还可以在一个 ROM 种存储多首乐曲, 通过按键选择播放乐曲。

　　3、 结束语

　　文中在 FPGA芯片上, 利用 VHDL语言设计了功能强大的 32位 ALU。由于 ALU是 CPU的重要组成部分, 各类系统中都不可避免地需要 ALU, 因此本设计的应用泛围较广。