基于CPLD的LED點陣顯示控制器

　　現(xiàn)場可編程器件(FPGA和CPLD)等ISP器件無須編程器，利用器件廠商提供的編程套件，采用自頂而下的模塊化設計方法，使用原理圖或硬件描述語言(VHDL)等方法來描述電路邏輯關系，可直接對安裝在目標板上的器件編程。它易學、易用、簡化了系統(tǒng)設計，減小了系統(tǒng)規(guī)模，縮短設計周期，降低了生產(chǎn)設計成本，從而給電子產(chǎn)品的設計和生產(chǎn)帶來了革命性的變化。

　　1、系統(tǒng)結構及工作原理

　　LED點陣顯示控制的傳統(tǒng)方式是采用單片機或系統(tǒng)機作為CPU來實現(xiàn)，當系統(tǒng)顯示的信息比較多時，由于單片機的輸入/輸出端口(I/O)有限，采用此方式的成本將大大增加，系統(tǒng)和程序的設計難度也急劇增加;而且，當系統(tǒng)完成后修改、改變顯示方式或擴展時，所需改動的地方比較大，甚至有可能需要重新設計;另外，在以顯示為主的系統(tǒng)中，單片機的運算和控制等主要功能的利用率很低，單片機的優(yōu)勢得不到發(fā)揮，相當于很大得資源浪費。如果采用現(xiàn)場可編程邏輯器件作為CPU來設計控制器，選擇合適的器件，利用器件

　　豐富的I/O口、內部邏輯和連線資源，采用自頂而下的模塊化設計方法，可以方便地設計整個顯示系統(tǒng)。

　　由于PLD器件的外圍器件很少，且可以利用PLD的編程端口(可復用)進行在系統(tǒng)編程，使得系統(tǒng)的修改、顯示方式的改變和擴展都變的非常簡單、方便。

　　本系統(tǒng)采用單個16×16LED點陣逐列左移(或右移)顯示漢字或字符，需顯示漢字或符號的16×16點陣字模已經(jīng)存放在字模存儲器中。顯示控制器由復雜可編程邏輯器件(CPLD)EPM7128SLC84-15來實現(xiàn)，系統(tǒng)組成原理框圖如圖1所示。

　　系統(tǒng)原理是PLD控制模塊首先產(chǎn)生點陣字模地址，并從存儲器讀出數(shù)據(jù)存放在16位寄存器中，然后輸出到LED點陣的列，同時對點陣列循環(huán)掃描以動態(tài)顯示數(shù)據(jù)，當需要顯示數(shù)據(jù)字模的列和被選中的列能夠協(xié)調配合起來，就可以正確顯示漢字或符號。

　　圖1 點陣顯示控制器原理框圖

　　2、控制器設計及工作原理

　　從框圖中可以看出，系統(tǒng)的關鍵在于控制器的設計。LED點陣顯示數(shù)據(jù)地址的產(chǎn)生、點陣列掃描和需顯示數(shù)據(jù)的配合以及點陣顯示方式控制的實現(xiàn)都必須由控制器來實現(xiàn)。對單個16×16LED點陣顯示控制器進行設計的頂層邏輯原理圖如圖2所示。

　　圖2 控制器頂層電路原理圖