基于Nios II的液晶显示控制器汇编Word格式文档下载.docx
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摘要
随着电子产品的普及，以及多媒体技术的发展，液晶显示屏被广泛应用于各个领域。
中小尺寸的液晶显示屏由于具有工作电压低、功耗小、分辨率大、成本较低等特点，在智能手机、平板电脑等领域有着广泛用途，成为使用量最大的显示器件。
液晶显示控制器作为液晶驱动电路的核心部件通常由集成电路组成，通过为液晶显示系统提供时序信号和显示数据来实现图像显示。
与集成电路控制器相比，FPGA更加灵活，可以针对不同的液晶显示模块更改时序信号和显示数据。
实现了替代专用集成电路驱动控制LCD的作用。
通过对液晶显示控制器的研究后，本文提出了一种基于NiosII处理器的SOPC设计方案。
本文设计的液晶显示控制器硬件部分采用了SOPC系统设计，建立了以CPU、存储器以及标准外围设备构成了SOPC系统，软件部分使用了C语言编程。
最终实现了12864液晶显示屏的图像、文字显示。
试验证明，所设计的LCD控制器功能能够满足预期的要求。
关键词NiosII处理器，LCD控制器，SDRAM控制器
ABSTRACT
Withthepopularityofelectronicproductsandmultimediatechnology,theLCDiswidelyusedinvariousfields.BecauseofthesmallsizeoftheLCDscreenhasalowvoltage,lowpowerconsumption,largeresolutionandlowcostcharacteristics,smartphones,tabletPCsandotherfieldshaveawiderangeofuses,tobecomethelargestuseofthedisplaydevice.LCDcontrollerasacorecomponentoftheliquidcrystaldrivecircuitusuallyconsistsofintegratedcircuits,providestimingsignalsanddisplaydatatotheliquidcrystaldisplaysystemtoachievetheimagedisplay.Comparedwiththeintegratedcontroller,FPGAismoreflexibleandcanchangethedisplaymoduletimingsignalsanddisplaydatafordifferentLCD.ASICimplementsanalternativecontrolLCDdriverrole.
Throughthestudyofaliquidcrystaldisplaycontroller,thispaperpresentsthedesignschemebasedSOPCNiosIIprocessor.ThisdesignofLCDcontrollerhardwarepartoftheSOPCsystemdesign,theestablishmentofaCPU,memoryandstandardperipheraldevicesconstituteaSOPCsystem,thesoftwarepartoftheuseofClanguageprogramming.Ultimatelytheimage12864LCDscreen,textdisplay.Testproved,LCDcontrollerfunctionsdesignedtomeettheexpecteddemand.
KeywordsNiosIIProcessor，LCDController，SDRAMcontroller
目录
摘要I
ABSTRACTII
1绪论3
1.1课题背景3
1.2国内外研究现状、水平3
1.3本课题的发展趋势4
1.4本课题的设计预期目标4
2系统总体设计5
2.1系统总体设计方案简述5
2.2系统的工作原理5
2.312864LCD简述5
2.4FPGA芯片简述8
2.4.1FPGA概述8
2.4.2Cyclone系列芯片介绍8
2.5SDRAM存储器简述10
2.6EPCS简述11
3SOPC硬件开发工具12
3.1NiosII处理器12
3.2硬件开发环境QuartusII12
3.3SOPCBuilder硬件开发工具功能14
3.4NIOSIIIDE开发软件15
4系统硬件设计16
4.1创建NiosII系统16
4.2配置cpu及外围组件16
4.2.1添加CPU16
4.2.2配置SDRAM控制器16
4.2.3配置EPCS串行配置芯片18
4.2.4配置JTAG调试接口18
4.2.5添加PIO19
4.2.6生成系统19
4.2.7添加锁相环20
4.2.8分配引脚20
4.3硬件系统编译24
5系统软件设计25
5.1创建NiosIIIDE环境下的应用工程25
5.1.1工程创建25
5.1.2C语言源文件的编译26
5.2程序调试及实物效果29
5.2.1在目标电路板上运行程序29
5.2.2在目标电路板上调试程序29
5.2.3配置目标FPGA及显示效果30
结论32
参考文献33
附录：
液晶显示控制器主程序34
致谢41
1绪论
1.1课题背景
随着社会信息产业的不断进步，人类获取信息不断的深入，视觉是我们获取外部信息的重要手段。
显示技术是一种利用电子技术提供变换灵活的视觉信息的技术，在信息技术的发展进程中占据了十分重要的地位。
显示器件的发展是显示技术最直观的表现，它将不同的物理原理将数字信息转换为我们所能接受的信息。
LCD采用了液晶控制透光度技术来实现显示的，与传统的CRT（阴极射线管）显示屏相比，LCD具有以下优点：
无电磁辐射、低压低功耗、平面型显示、被动型显示及显示寿命长等。
根据LCD显示屏的不同，液晶显示屏可以分为：
扭转向列型（TwistedNematic，TN）、超扭转向列型（SuperTwistedNematic，STN）以及薄膜晶体管型（ThinFilmTransistor，TFT）三种。
TN/STN型液晶显示屏结构简单、价格低廉，但在可视度、对比度和亮度方面表现较差。
TFT-LCD由于其亮度好、对比度高、层次感强、颜色鲜艳、高集成度低成本等优点，被广泛应用于电视、电脑、智能手机等现代电子领域。
液晶显示系统包括:
液晶显示屏、液晶显示驱动器和液晶显示控制器（LCDController，LCD控制器），其中液晶屏和显示驱动器由生产厂家封装在一起，而LCD控制器则设计成单独的电路。
在大部分应用中，液晶显示控制器的基本功能是为显示屏提供电源电压、行场扫描时序和显示数据的刷新。
1.2国内外研究现状、水平
液晶显示产业经过四十年左右的蓬勃发展后，已经逐渐形成成熟的产业链，产业链上下游也在不断协调进步，下游产品强劲的市场需求必然带动了上游LCD控制器的发展，其中最为明显的是液晶显示控制器和驱动电路需求的增长。
整个国际市场上，液晶显示控制器和驱动芯片这一领域，欧美、韩日以及我国香港和台湾成为主导者。
TFT-LCD的控制电路由于进入门槛较LCD驱动电路要高，涉及专利的问题比较多，目前主要已由Genesis、Pixelworks、Trident、PHILIPS、ST等国际大厂控制。
中国内地由于对TFT-LCD控制电路介入较晚，涉及专利的问题又很多，因此在硬件显示应用技术上还没有占据高端。
目前国内多个高校和成都威斯达也在进行这方面的研发和设计，并取得了一定的成果。
目前市场上比较常见的液晶显示控制器的主要实现方法有集成专用驱动芯片、采用带液晶显示控制器的微处理器、采用FPGA/CPLD等。
其中专用芯片内部集成了独立的显示缓冲区，扫描时不需要占用系统总线，可以独立的读取显示缓冲区里面的信息送给液晶屏显示。
而采用带液晶显示控制器的微处理器，在工作时，LCD控制器通过DMA请求来获得系统总线资源，并通过SDRAM控制器读取显示缓冲区中的数据，然后将读取的数据按照LCD扫描的数据格式进行转换供LCD显示。
纵观国内企业和学术机构对LCD控制芯片的研究现状，相较与国际市场以及港湾地区的市场还是有很大的发展空间。
尤其是在中小尺寸的图形显示领域中，整合为驱动、存储等多和一SOC的控制芯片国内对于LCD控制芯和驱动芯片是非常有意思的。
制造商应该加大LCD控制芯片的研发，以便掌握产业发展的主动权。
1.3本课题的发展趋势
随着市场竞争的加剧，一方面是，受成本压力的影响，液晶显示器制造商必须采取有效的措施降低成本;
另一方面，人们越来越追求多样化、高质量的视觉体验，因此制造商需要提供功能更丰富的LCD控制芯片。
因此液晶显示控制器芯片主要有以下几种发展趋势：
1.液晶显示控制芯片的高集成度。
为了节省成本，制造商需要采取简单的电路设计来实现液晶显示的功能，才能在市场竞争中获得优势。
而随着大规模集成电路的兴起，集成的控制芯片具有体积小、功耗低、封装成本低等优点，也可为制造商带来更多的收益，因此制造商需要向高集成度发展。
2.液晶显示控制芯片的功能完善化。
平板电脑、智能手机等智能设备的迅速发展使得LCD控制器需要提供更广的应用范围和更好的显示效果。
需要支持更多的显示模式（如STN、TFT甚至LED）、更高的图像显示控制能力、丰富的外部MCU接口（UART、8080、6800等）等。
3.LCD控制器的低功耗、低辐射化。
在许多设计中，功耗已变成一项关键的参数，较低的功耗可以降低芯片的工作温度，延长了芯片的使用寿命。
在使用锂电池供电时，还可以有效的延长设备的工作时间。
4.液晶显示控制器的低辐射化。
芯片的辐射会对其他器件造成电磁干扰，使其他功能器件不能正常工作，因此如何降低液晶显示控制器的辐射也成为了制造商需要考虑的重要问题。
1.4本课题的设计预期目标
1.支持不同的分辨率，预设分辨率128*64
2.支持ASICII字符显示
3.支持中英文字符、静态图像的显示
2系统总体设计
2.1系统总体设计方案简述
本设计使用Altera公司的NiosII软核处理器，借助QuartusII和SOPCBuilder开发软件设计了液晶显示控制器的硬件部分。
软件部分，主要使用了NiosII集成开发环境NiosIIIDE，采用C语言编程，完成了NiosII处理器系统所有软件的开发。
最后将整个系统下载至AlteraDE—2开发板上实现LCD显示。
设计方案中通过FPGA实现所有数字部分的设计，将需要的功能模块集中到一片FPGA上，实现了SOPC的设计思想。
本设计方案的系统框图如下图2.1所示：
图2.1液晶显示控制器系统框图
2.2系统的工作原理
液晶显示系统由液晶显示屏、液晶屏驱动芯片和液晶
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