基于MCU和FPGA的LED圖文顯示屏控制系統(tǒng)

　　3 基于FPGA顯示屏控制器的設(shè)計(jì)

　　3.1 FPGA控制模塊總體方案

　　如圖3所示，FPGA控制模塊主要由單片機(jī)與FPGA接口及數(shù)據(jù)讀寫(xiě)模塊、讀地址發(fā)生器、譯碼器、行地址發(fā)生器、數(shù)據(jù)鎖存器組、移位寄存器組、脈沖發(fā)生器等模塊組成。

　　讀地址發(fā)生器主要產(chǎn)生讀地址信號(hào)，地址信號(hào)送往MCU接口及數(shù)據(jù)讀寫(xiě)模塊，讀取外部SRAM1或SRAM2中已處理好的LED顯示屏數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)按分區(qū)方式送到數(shù)據(jù)鎖存器組鎖存。鎖存器輸出16分區(qū)數(shù)據(jù)，通過(guò)移位寄存器組實(shí)現(xiàn)并串轉(zhuǎn)換得到顯示屏所需要的串行數(shù)據(jù)，并送往LED顯示屏列驅(qū)動(dòng)電路。脈沖發(fā)生器為各模塊提供相應(yīng)的同步時(shí)鐘，行地址發(fā)生器產(chǎn)生相應(yīng)的行信號(hào)送往顯示屏的行驅(qū)動(dòng)電路。

　　3.2 單片機(jī)與FPGA接口及數(shù)據(jù)讀寫(xiě)模塊

　　單片機(jī)與FPGA接口及數(shù)據(jù)讀寫(xiě)模塊結(jié)構(gòu)如圖4所示。單片機(jī)從EEPROM中讀取數(shù)據(jù)并根據(jù)顯示要求進(jìn)行處理后，通過(guò)接口及數(shù)據(jù)讀寫(xiě)模塊把數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)緩沖器SRAM1或SRAM2。為提高數(shù)據(jù)的傳輸速度，保證顯示效果的連續(xù)性，在系統(tǒng)中采用雙體切換技術(shù)來(lái)完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過(guò)程。也就是說(shuō)，采用雙SRAM存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，兩套完全獨(dú)立的讀、寫(xiě)地址線和數(shù)據(jù)線輪流切換進(jìn)行讀寫(xiě)。工作時(shí)，F(xiàn)PGA在一個(gè)特定的時(shí)間只從兩塊SRAM中的一塊讀取顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，同時(shí)另外一塊SRAM與MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。MCU會(huì)寫(xiě)入新的數(shù)據(jù)，依次交替工作，可實(shí)現(xiàn)左移、上移、雙屏等顯示模式。如果顯示的內(nèi)容不改變，即一塊SRAM里的數(shù)據(jù)不變時(shí)，MCU不需要給另外一塊SRAM寫(xiě)數(shù)據(jù)。

　　該模塊采用VHDL有限狀態(tài)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，整個(gè)控制分為4個(gè)狀態(tài)，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖5所示。其工作過(guò)程如下：