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

NiosII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 CX、StratixII和Cyc lone系列FPGA全面支持NiosII处理器。NiosII系列包括3种产品，NiosII／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，NiosII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Cyclone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FPCA最简单的方法，能够使FPCA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-Programmable-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16x16点阵的汉字要占32(2×16)个字节。3755个一级汉字共需3755x 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。
T6963C是一种内置控制器的图形液晶显示模块，其面向显示存储器的引脚有8根数据线(D7～D0)、16根地址线(AD15～AD0)和4根控制线，最多能管理64 KB大小的显示存储器。T6963C单屏可以达到640x128，双屏可以达到640x256。