Xilinx学习笔记之四---1602液晶IP核设计 字符串, 日语, 英文, 规格, 接口

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1602为常见的液晶显示设备，本实验所用的规格为16x2字符型驱动，直观图如下所示。

上图为本人已完成的LCD液晶驱动显示效果（可以显示任意字符串），由两行组成，可以显示英文字符，部分日语，也可以显示自定义的图像，Spartan-3E所用的1602 （Sitronix ST7066U graphics controller）与FPGA的接口如下所示：
信号说明：
其中SF_D为4位的数据接口位，LCD_E为液晶显示或者不显示控制位，LCD_RS为区分控制或数据信号标志位，当LCD_RS = ‘0’时，表示SF_D为控制信号，LCD_RS=’1’此时SF_D为数据位，LCD_RW为读写控制位，因为不需要从LCD液晶屏中读取数据所以可以简单的再复位操作时，将其清零即可。
可以看出，此1602的数据位为4位，故要写入8位命令时需要进行两次写入操作，写入数据的时序图如下所示，

红线所画为两个字节数据写入所需的最小时差（这个需要特别注意）
根据Spartan-3E的GUIDE，可以知道1602工作的基本流程主要分为上电初始化、写命令、设置读写地址、传递数据三大过程，笔者统计了下这三大步骤中的等待时间最小值和最大值，其中最小值为40us，最大值为15ms，故笔者采取了将50MHZ的时钟分频为10KHZ，即时钟周期为100us的方法来简化设计。
在Spartan-3E的用户手册上详细讲解了如何对此液晶进行操作，笔者做了简单的摘要：
一） 上电初始化（目的是建立宽度为4 bit的数据接口）
1） 等待15ms或者更长时间
2） 写命令字0x3,保持LCD_E高电平12个周期（时钟频率为50MHZ时）
3） 等待4.1ms或者更长时间
4） 写命令字0x3，保持LCD_E高电平12个周期
5） 等待100us或者更长时间
6） 写命令字0x3，保持LCD_E高电平12个周期
7） 等待40us或者更长时间
8） 写命令字0x2,保持LCD_E高电平12个周期
9） 等待40us或者更长时间
二） 写命令
1） 发送功能设置命令(Function Set)，0x28
2） 发送端口模式设置命令(Entry Mode Set)，0x06,自动增加地址指针
3） 发送Display ON/OFF命令，0x0C，打开显示开关并禁止光标闪烁
4） 发送Clear Display命令，等待1.64ms或者更长时间
三） 设置读写地址和传递数据
指定起始地址，并给出一个或者多个数据，这一步是显示的关键，必须仔细设置控制位，笔者就是因为这个错误，白白花费了大半天的时间，具体方法是在写任何数据之前，发送Set DD RAM Address 命令，（写入7位的DD RAM地址，注意最高位为1）然后再写入数据。
简单介绍我所设计的LCD液晶IP核的思路，首先生成100us的时钟，然后根据初始化顺序，编写状态机。最终设计效果是在1602液晶屏上可以静态显示16*2的任意字符串—而这只需修改两个参数即可轻松实现。下面是部分代码展示。下图为代码说明。

图1所示为写16个字符的代码实现，图2所示为将普通的字符串转换为1602可显示的编码值的模块，图3所示为生成clk_100us的代码，

最终效果图是在屏幕上显示两行字符串：


来源：jefby的博客

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