基于SOPC的觸控屏控制器IP核設(shè)計

2）Avalon 主端口仿真與測試

　　Avalon 模塊的作用是響應(yīng)Avalon 主端口的讀請求，并將FIFO 中的相應(yīng)數(shù)據(jù)輸出給Avalon 主端口。通過讀信號和相應(yīng)地址主端口，不斷地從FIFO 中讀取圖像數(shù)據(jù)，并按照LCD時序?qū)D像數(shù)據(jù)輸送給LCD.圖3 為Avalon 主端口從顯存中讀取數(shù)據(jù)時的仿真波形圖。

　　3）LCD 圖像顯示模塊測試

　　LCD 顯示模塊是將從FIFO 中讀出的圖像數(shù)據(jù)在觸控屏上顯示出來。從圖4 可以看出， 當(dāng)DEN 有效時， 將像素數(shù)據(jù)分為R、G、B 傳送給LCD,HCount 和VCount 為行計數(shù)器和場計數(shù)器，隨著LCD 時鐘將各個像素點(diǎn)傳送給觸控屏。

圖4 LCD 顯示的數(shù)據(jù)

　　4 基于SOPC 觸控屏系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　基于SOPC 觸控屏系統(tǒng)硬件設(shè)計如圖5 所示， 其中，SDRAM 控制器實現(xiàn)處理器和SDRAM 之間的數(shù)據(jù)存取，包括SDRAM 存儲程序和字符、圖形以及顏色等數(shù)據(jù)；JTAG UART實現(xiàn)PC 和開發(fā)板通信， 主要用于調(diào)試， 從鍵盤輸入相應(yīng)數(shù)據(jù)，然后通過NiosⅡ軟件調(diào)試處理器，將數(shù)據(jù)通過LCD 接口傳輸?shù)接|控屏上顯示出來[4].開發(fā)板采用大連宇華公司的H3C40-V6 開發(fā)板。板上的FPGA 芯片為EP3C40F484C6, 觸控屏為4.3 英寸彩色數(shù)字TFT-LCD 觸控屏，分辨率800×484,可以顯示文字、彩圖等。板上自帶觸控屏顯示驅(qū)動器。

　　根據(jù)所用到的外設(shè)和器件特性，在SOPC Builder 中建立系統(tǒng)所要添加的外設(shè)模塊， 主要包括：NiosⅡ、SDRAM 控制器、JTAG UART、時鐘橋、三態(tài)橋、鎖相環(huán)PIO 等[5-6].設(shè)定好各個參數(shù)，再添加LCD 控制器，將LCD 控制器的Avalon 主端口接口連接到SDRAM 上。

　　創(chuàng)建的包含NiosⅡ系統(tǒng)的QuartusⅡ頂層模塊，如圖6所示。

　　5 基于SOPC 觸控屏系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　根據(jù)硬件設(shè)計編寫軟件測試程序，以驗證LCD觸控屏顯示。首先往顯存中寫入預(yù)定的數(shù)據(jù)來初始化顯存，然后通過編程將相應(yīng)的參數(shù)寫入LCD 的各個控制寄存器， 最后使能-LCD 控制器，以觀察顯示屏的顯示輸出是否正確。本設(shè)計采用C 語言編程，讓觸控屏顯示彩條。在NiosⅡIDE 軟件平臺上， 創(chuàng)建C/C++ 工程， 配置工程的系統(tǒng)屬性，然后編譯及運(yùn)行程序。在編譯成功后，自動下載到硬件平臺上開始運(yùn)行程序，這時在觸控屏上觀察到效果如圖7 所示， 圖中彩條顏色從上至下分別為紅、淺綠、藍(lán)、綠、粉、紅、紫、白、藍(lán)。

　　6 結(jié)論

　　采用自定義添加觸控屏接口控制模塊來定制用戶邏輯外設(shè)。使用硬件描述語言建立控制器模塊并進(jìn)行仿真測試；采用參數(shù)化組件設(shè)計，使其具有較強(qiáng)的通用性和兼容性。該控制器IP核設(shè)計有效利用FPGA 資源，節(jié)約成本，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性和設(shè)計靈活性，并且可移植性強(qiáng)。