2.3、 LCD顯示模塊設計

　　首先需要在 SOPC Bu i lder中構建 SOPC系統, 按要求依次添加 N iosII處理器, 4 kB的片上 RAM, LCD模塊, 4位輸入口, 給處理器分配復位向量地址和異常向量地址。

　　LCD顯示模塊用來實現樂譜和音頻強度的實時顯示, 可以顯示 16 ? 2個字符, 其軟件流程如圖 2所示。

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　　其中 LCD初始化包括對 LCD的功能設置, 顯示開關設置和模式設置。LCD定位到首行首列是通過對LCD寫定位指令, 將顯示位置確定到第一行第一列。寫字符" jian pu"到第一行是通過寫數據指令將字符jian pu : 和實時變化的樂譜顯示在液晶屏的第一行。

　　低、中、高音分別用 L、M、H表示并且加上對應的音階值進行顯示。LCD顯示換行是通過定位指令來實現的。顯示音頻強度到第二行是用符號# > !的個數表示音調的高低, 一個表示低音 1 , 兩個表示低音 2 ,依次類推。

　　在對 LCD模塊進行顯示控制時, 用到了寫控制命令和寫數據命令。這些命令是針對具體配置的硬件電路而編寫的 .h頭文件。LCD模塊的頭文件如下：

?　　#definelcd_write_cmd(base,data)

　　IOWR(base,0,data)

　　#definelcd_read_cmd(base)

　　IORD(base,1)

　　#definelcd_write_data(base,data)

　　IOWR(base,2,data)

　　#definelcd_read_data(base)

　　IORD(base,3)

　　這樣編寫是為了和具體的硬件電路相對應, 在LCD模塊的硬件描述語言中, 液晶模塊 RW 和 RS的地址分配如下:

　　assi gn LCD_ RW = address[ 0]

　　assi gn LCD_ RS = address[ 1]

　　其中 RS信號是命令與數據線, 高電平表示目前數據線上交換的是數據, 低電平表示目前數據線上交換的是命令。液晶模塊根據這個信號做出正確的響應。RW 是電平信號, 高電平表示對液晶模塊執行讀取操作, 低電平表示對液晶模塊寫入數據或命令。這樣便可以確定各讀寫操作對應于基地址的偏移量。

　　3、 頂層設計和驗證

　　系統的頂層設計就是將各個底層功能模塊例化,在頂層調用, 進行正確的連接, 構成最后的系統。整個系統的硬件電路如圖 3所示。

　　至此, 一個硬件音樂流水燈電路就完成了。外部提供兩路時鐘信號( 12MH z和 8 Hz) , 再將樂曲輸出端連接到帶有驅動裝置的蜂鳴器或揚聲器上, 就可以欣賞所添加的樂曲了。若硬件設計上只有一路時鐘信號輸入, 可在 FPGA 內部設計分頻器, 將其分頻到8H z 再使用, 還可以在此基礎上更改。另外還可以在一個 ROM 種存儲多首樂曲, 通過按鍵選擇播放樂曲。

　　3、 結束語

　　文中在 FPGA芯片上, 利用 VHDL語言設計了功能強大的 32位 ALU。由于 ALU是 CPU的重要組成部分, 各類系統中都不可避免地需要 ALU, 因此本設計的應用泛圍較廣。

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