FPGA实验三 液晶屏的显示设计说明Word格式.docx

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但是，FPGA的输出电平是通过LCD来识别是有效的低电平还是高电平。

LCD控制器接收5VTTL信号电平，FPGA输出3.3V的LCMOS以满足5VTTL电压要求。

数据线上的390欧串联电阻，当LCD驱动一个逻辑高电平时，其用来防止了FPGA和SrtataFlsahI/O管脚的超负载。

当LCD_RW为高时，LCD驱动数据线。

在绝大多数应用中，LCD作为只读外围设备，几乎没有从显示器读数据。

四、操作方法和实验步骤

对于程序的各个步骤，如新建项目、新建VerilogHDL、新建.ucf文件、Synthesize、ImplementDesign、GenerateProgrammingFile、ConfigureTargetDevice等等，在实验一中已经展示过，每一次实验的基本操作步骤都是差不多的，故这里不再重复阐述。

本次实验总共需要做三份程序并观察现象：

1）例程

2）设计按键拨动时显示小时、分钟和秒，中间分别空一格。

3）按键拨动开始显示，10秒钟显示结束，结束时LCD上显示ABCDEF，同时八只LED灯亮。

五、实验源代码和现象

UCF文件如下：

NET"

CLK_50MHZ"

LOC="

C9"

;

LCD_D<

0>

"

R15"

1>

R16"

2>

P17"

3>

M15"

LCD_E"

M18"

LCD_RS"

L18"

LCD_RW"

L17"

源代码如下：

modulelcd_write_number_test

（

inputCLK_50MHZ,

outputLCD_E,

outputLCD_RS,

outputLCD_RW,

output[3:

0]LCD_D

）;

wireif_ready;

regif_write;

reg[31:

0]if_data;

reg[1:

0]state;

0]cntr;

parameterIDLE=2'

b00,

IF_WRITE_1=2'

b01,

SET_IF_WRITE_0=2'

b10,

WAIT=2'

b11;

//InstantiatetheUnitUnderTest（UUT）

lcd_write_numberuut

.CLK_50MHZ（CLK_50MHZ）,

.LCD_E（LCD_E）,

.LCD_RS（LCD_RS）,

.LCD_RW（LCD_RW）,

.LCD_D（LCD_D）,

.if_data（if_data）,

.if_write（if_write）,

.if_ready（if_ready）

initialbegin

if_data<

=32'

habba0123;

state<

=IDLE;

if_write<

=1'

b0;

cntr<

end

always@（posedgeCLK_50MHZ）begin

case（state）

IDLE:

if（if_ready）begin

=if_data+1'

b1;

=IF_WRITE_1;

IF_WRITE_1:

//thisstatetokeepif_writeupfor2cycles

=SET_IF_WRITE_0;

SET_IF_WRITE_0:

//setif_write0andstartthecounter

begin

=WAIT;

WAIT:

if（cntr<

25000000）//waitfor0.5seconds

=cntr+32'

else

endcase

endmodule

`timescale1ns/1ps

modulelcd_write_number

0]LCD_D,

input[31:

0]if_data,

inputif_write,

outputif_ready

reg[7:

0]disp_data;

regdisp_rs;

0]disp_delay;

regdisp_write;

wiredisp_ready;

regdisp_b8;

0]char;

0]number;

reginit_done;

regrunning;

reg[4:

0]shift_cntr;

regif_ready_r;

assignif_ready=if_ready_r;

lcd_displaydisplay

（.clk（CLK_50MHZ）,

.rst（1'

b0）,

.lcd_e（LCD_E）,

.lcd_rw（LCD_RW）,

.lcd_rs（LCD_RS）,

.lcd_d（LCD_D）,

.if_data（disp_data）,

.if_rs（disp_rs）,

.if_delay（disp_delay）,

.if_write（disp_write）,

.if_ready（disp_ready）,

.if_8bit（disp_b8）

parameterNB_CHARS=8'

d12;

parameterSTART=2'

WAIT_WRITE_0=2'

WRITE_1=2'

WAIT_WRITE_1=2'

=2'

b00;

char<

=8'

init_done<

if_ready_r<

shift_cntr<

=5'

if（init_done&

&

char>

8'

d16）begin

if（disp_ready）

if（if_write）begin

=4'

d8;

//resetthedisplay

endelseif（char<

START:

if（disp_ready）begin

disp_write<

=WAIT_WRITE_0;

WAIT_WRITE_0:

=WRITE_1;

WRITE_1:

WAIT_WRITE_1:

=START;

=char+8'

endcase//case（state）

end//else:

!

if（!

running）

end//always@（posedgeCLK_50MHZ）

always@（negedgeCLK_50MHZ）begin

//thesenextstepsinitializetheLCDdisplay:

case（char）

0:

disp_b8<

disp_data<

h30;

disp_delay<

d10000000;

disp_rs<

1:

disp_data<

2:

d1000000;

3:

h20;

d20000;

4:

h28;

5:

h06;

6:

h0C;

7:

h01;

d9;

8:

//thisstateprovidesanentrypointtoresetthedisplayandthen

//goontothedefaultstatethatwritesthenumber

number<

=if_data;

default:

//statemachinetoprinta32-bitnumberout

if（disp_ready&

state==START）begin

if（shift_cntr<

5'

d8）begin

if（number[31:

28]<

4'

b1010）

=number[31:

28]+8'

h37;

=number<

<

4;

=shift_cntr+5'

endcase//case（char）

end//always@（negedgeCLK_50MHZ）

modulelcd_display

（inputclk,

inputrst,

outputlcd_e,

outputlcd_rw,

outputlcd_rs,

0]lcd_d,

input[7:

inputif_rs,

0]if_delay,

outputif_ready,

inputif_8bit）;

reg[2:

reglcdr_e;

reg[3:

0]lcdr_d;

0]wait_cntr;

regready;

parameterIDLE=3'

b000,

WAIT_PULSE_E_0=3'

b001,

LOAD_LOWER_NIBBLE=3'

b010,

WAIT_PULSE_E_1=3'

b011,

WAIT_COMMAND=3'

b100;

parameterPULSE_E_DLY=32'

parameterINIT_TIME=32'

d20000000;

assignlcd_d=lcdr_d;

assignlcd_rs=if_rs;

assignlcd_rw=1'

assignlcd_e=lcdr_e;

assignif_ready=ready;

ready<

lcdr_e<

always@（posedgeclk）begin

if（rst）begin

endelseif（!

init_done）begin

if（wait_cntr<

INIT_TIME）

wait_cntr<

=wait_cntr+1;

elsebegin

endelsebegin

lcdr_d<

=if_data[7:

4];

//uppernibblefirst

=WAIT_PULSE_E_0;

WAIT_PULSE_E_0:

PULSE_E_DLY）begin

=0;

if（if_8bit）

=LOAD_LOWER_NIBBLE;

=WAIT_COMMAND;

LOAD_LOWER_NIBBLE:

=if_data[3:

0];

//lowernibble

=WAIT_PULSE_E_1;

WAIT_PULSE_E_1:

WAIT_COMMAND:

if_delay）begin

=wait_cntr+32'

if（!

if_write）begin

共有三个module，它们的包含关系为lcd_write_number_test包含lcd_write_number，lcd_write_number包含lcd_display，下同。

实验现象：

如下图，刚烧录程序完时，LCD前8位依次显示十六进制数“ABBA0123”，然后每过0.5秒，该数值增一，满十六进位。

SW1"

L14"

inputSW1,

.SW1（SW1）,

initial

h19044012;

always@（posedgeCLK_50MHZ）

if（if_ready）

if（if_data[31:

0]==32'

h23059059）if_data<

h0;

elseif（if_data[27:

0]==28'

h9059059）if_data<

=if_data+32'

h6fa6fa7;

elseif（if_data[19:

0]==20'

h59059）if_data<

hfa6fa7;

elseif（if_data[15:

0]==16'

h9059）if_data<

h6fa7;

elseif（if_data[7:

0]==8'

h59）if_data<

hfa7;

elseif（if_data[3:

0]==4'

h9）if_data<

h7;

elseif_data<

50000000）//waitfor1seconds

INIT_TIME