FPGA的LCD液晶顯示器設計

　　由LCD液晶顯示器制作的顯示面板廣泛應用于軍用設備中，本設計采用Spartan-3E FPGA為硬件，該2×16字符型LCD內嵌一個Sitronix ST7066U圖形控制器，實現了LCD顯示器的字符或者漢字的滿屏顯示、滿屏移動顯示以及單個字符在屏幕上的移動顯示，所有功能用VHDL語言實現，符合LCD顯示器要求，達到各種顯示效果。

　　由于LCD 液晶顯示器體積小、重量輕、功耗低，應用非常廣泛，如作為飛機、坦克和船上的顯示面板，可縮小原CRT顯示器的所占空間，減輕設備重量，增強機動性。

　　本設計采用Spartan-3E開發板上的一個內嵌Si.tronix ST7066U圖形控制器的字符型LCD，實現了：（1） 單個字符在任意位置的顯示以及字符的滿屏顯示及滿屏移動顯示；（2） 自定義字符（漢字）的顯示以及單個字符的滿屏移動顯示。其中，圖形控制器［1］負責接收控制指令及數據并將其發送給LCD顯示器。

　　1 Sitronix ST7066U 圖形控制器

　　該控制器有三個內部存儲空間，DD RAM、CGROM、CG RAM，送數據之前應先初始化。

　?。?）DD RAM（顯示數據RAM）

　　存儲字符編碼，從物理上講DD RAM共有80個字符位置，每行有40個字符，但只有16個可被顯示，剩余的24個不被顯示。在讀或寫之前，需初始化地址計數器，地址計數器在讀或寫之后可保持常數或者自動增1或減1。

　?。?）CG ROM（字符產生器ROM）

　　包含每個事先定好的字符的字體位圖。

　?。?）CG RAM（字符產生器RAM）

　　包含8位的自定義字符位圖，每個自定義字符位由8行位圖的5個點組成，具體用法與DD RAM相同。

　　1.1 與FPGA 的接口信號

　　LCD與FPGA的接口信號［2］有：（1）使能信號LCD_E；（2）寄存器選擇信號LCD_RS；（3）讀/寫控制信號LCD_RW；（4）4根LCD數據線與StrataFlash數據線SF_D《11：8》復用。

　　1.2 時序分析

　　SF_D《11：8》的數據值，LCD_RS、LCD_RW必須建立并在LCD_E 轉向高電平之前至少穩定40 ns，LCD_E 保留高電平時間至少230 ns。在許多應用中，LCD_RW恒置低，因為一般不會從顯示屏讀取數據。

　　如圖1所示，數據以8位形式傳送，分為高4位和低4位，先傳高4位再傳低4位，其間隔時間至少1us。一個8位的寫操作在下個通信之前間隔時間至少為40 us，而在清屏命令之后該延時需增至1.64 ms。

　　圖1 字符型LCD 接口時序圖

　　2 數據顯示設計

　　2.1 流程圖

　　如圖2所示，LCD數據顯示包括上電初始化、配置顯示屏、寫數據給顯示屏，在寫數據之前應先設定初始地址。

　　圖2 LCD 顯示流程圖

　　本開發板晶振為50 MHz。