基于PicoBlaze軟核的TFT液晶顯示控制

摘要：介紹基于8位嵌入式軟核PicoBlaze的SOPC的設(shè)計(jì)方法，提出一種基于PicoBlaze軟核的TFT液晶顯示控制方案，并給出了軟硬件設(shè)計(jì)方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方案占用資源少，運(yùn)行速度快，可以為FPGA驅(qū)動(dòng)TFT液晶提供設(shè)計(jì)參考。
關(guān)鍵詞：PicoBlaze；軟核；SOPC；FPGA；TFT液晶

引言
TFT液晶顯示器(LCD)具有功耗低、體積小、工作電壓低、使用壽命長、可以顯示復(fù)雜的文字及彩色圖像等優(yōu)點(diǎn)，在嵌入式設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用，成為人機(jī)交互的重要方式。但是TFT液晶顯示器驅(qū)動(dòng)具有數(shù)據(jù)量大、占用引腳多等特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的單片機(jī)驅(qū)動(dòng)方式不僅會耗費(fèi)大量的系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，降低系統(tǒng)效率，而且也會占用大量的I／O引腳。針對這種情況，本文提出了一種基于PicoBlaze軟核的TFT液晶顯示控制方案，能夠方便地實(shí)現(xiàn)FPGA對TFT液晶的顯示控制，具有較強(qiáng)的通用性和實(shí)用性。

1 PicoBlaze的體系結(jié)構(gòu)
8位嵌入式處理器PicoBlaze是Xilinx公司為Virtex系列FPGA、Spartan系列FPGA和CoolRunnerII系列CPLD設(shè)計(jì)的嵌入式處理器軟核，具有效率高、占用資源少等優(yōu)點(diǎn)，可以方便地嵌入到硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)與其他功能模塊的無縫連接。PicoBlage僅占用Spartan系列FPGA的96個(gè)Slice，占用XC3S50器件12．5％的資源，占用XC3S5000器件不到0．3％的資源；具有高達(dá)44～100 MIPS的指令執(zhí)行速度，具體速度取決于所選用的FPGA系列和器件速度等級。
PicoBlaze 8位嵌入式處理器提供了豐富、靈活的I／O口，它的外設(shè)也可以通過用戶自己配置，以滿足不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。由于PicoB-laze提供了可綜合的HDL代碼，可以方便地移植到將來的FPGA架構(gòu)上，因此完全不用擔(dān)心當(dāng)前使用的器件淘汰后難以尋求替代產(chǎn)品。另外，PicoBlaze完全集成在FPGA中，減少了電路板空間和設(shè)計(jì)花費(fèi)。
如圖1所示，PicoBlaze微處理器主要由以下幾個(gè)單元組成：16個(gè)8位通用寄存器；1 KB程序存儲單元；8位算術(shù)邏輯單元，帶有CARRY和ZERO標(biāo)志位；64字節(jié)內(nèi)部暫存RAM；256個(gè)輸入和256個(gè)輸出端口，方便擴(kuò)展應(yīng)用；中斷控制單元。