基于NiosII处理器的LCD滚屏设计

摘 要：NiosII嵌入式处理器以其设计灵活的优点在嵌入式领域中得到广泛应用。文中阐述了一种基于NiosII的液晶显示屏滚屏显示控制模块，给出硬件原理图与部分软件代码。该方案对于NiosII系统的开发具有借鉴意义。

关键词：LCD；NiosII；SOPC

Based on the NiosII processor LCD roller screen design

YU Yang， SUN Jin-hui

（Chinese people's Armed Police Forces Academy Foundation Department,

Hebei Langfang 065000）

Abstract: NiosII embedded processor with its flexible design advantages in embedded are widely used in the field. This paper describes a NiosII based liquid crystal display screen scroll screen display control module, gives the hardware schematic diagram and software code. The scheme for NiosII system development is had draw lessons from a meaning.

Keywords: LCD；NiosII；SOPC

Nios II系列软核处理器是Altera的第二代FPGA嵌入式处理器，其性能超过200DMIPS。Altera的Stratix 、Stratix GX、 Stratix II和 Cyclone系列FPGA全面支持Nios II处理器。Nios II系列包括3种产品，Nios II/f(快速，最高的系统性能，中等FPGA使用量)；Nios II/s(标准，高性能，低FPGA使用量)；Nios II/e(经济低性能，最低的FPGA使用量)。这3种产品具有32位处理器的基本结构单元——32位指令大小，32位数据和地址路径，32位通用寄存器和32个外部中断源；使用同样的指令集架构(ISA)；100%二进制代码兼容，设计者可以根据系统需求的变化更改CPU，选择满足性能和成本的最佳方案，而不会影响已有的软件投入。另外，Nios II系列支持60多个外设选项，开发者能够选择合适的外设，获得最合适的处理器、外设和接口组合。本文采用CycloneTM器件中的EP1C6Q240C8来实现 LCD的滚屏设计。

1 系统硬件结构

本系统的硬件结构如图1所示。

1.1 处理器

本文系统中的处理器选用的是Altera 公司提供的Cyclone 系列EP1C6Q240C8。该芯片采用240 脚的PQFP(即Plastic Quad Flat Package，塑料方块平面封装)封装，提供185 个I/O 接口。该芯片拥有6030个LES；可提供239616 bit的RAM；芯片内部还自带有2 个锁相环，可以在高速运行的时候保证系统时钟信号的稳定性。

1.2 EPCS配置器件

Altera串行配置器件是工业级低成本的配置器件。它们是基于高效，低成本的要求而设计的产品，提供在系统编程(ISP)和多次编程能力，在价格敏感的大批量应用中，Altera的串行配置器件是Cyclone系列FPGA理想的配置器件，也是配置Cyclone系列FPGA最简单的方法，能够使 FPGA 和配置器件以最低的价格实现完整的可编程芯片系统 (SOPC) 解决方案。标准型配置器件，包括EPC2、EPC1、EPC1441、EPC1213、EPC1064和EPC1064V。本文使用EPC2配置器件。使用时，首先使用下载电缆将计算机生成的FPGA配置文件*.Sof使用programmer烧入EPC2配置器件中，然后由EPC2配置器件控制配置时序对FPGA进行配置，一次烧写即可重复使用，编程完后可以脱离计算机工作。

1.3 FLASH

对于较为复杂的SOPC(System-on-a-Program mable-chip)即可编程片上系统，用户程序和需要下载的文件一般较大，用EPCS来存储是不现实的。本文根据设计的具体要求采用FLASH来存储16*16的汉字点阵字库和保存工程文件.elf。一个汉字需用16×16点阵显示，一个字节(Byte)有8位(bit)，一位代表一个点，故一个字节只能表示8个点，一个16×16点阵的汉字要占32(2×16)个字节。3755个一级汉字共需3755×32=120160 Byte，所以一级汉字字库需占117 kB存储空间；工程文件.elf较小，大约为40 kB；另外，为了满足未来扩充汉字字库的需要，因此，选择存储容量为2 Mbit的FLASH作为只读存储器，并可使用flash programmer将*.elf和需要下载的文件烧入FLASH中。

1.4 随机存储器

在SOPC开发中，随机存储器(RAM)主要是为了存放可执行代码和程序中用到的变量。由于所采用的处理器中的RAM的存储容量较小，根据本文中设计电路的要求，采用1048 kbit的外部SRAM。

1.5 液晶显示模块

液晶显示模块是由控制器、行驱动器、列驱动器和液晶显示屏等器件构成。其核心部件LCD控制器是可编程接口芯片，它一方面提供与微控制器(即NIOS处理器)的接口，一方面连接行/列驱动器。通过对可编程接口芯片编程来实现对LCD的操作控制。本文采用的接口可编程芯片是T6963C来控制单色点阵图形液晶LCD。