基于NIOSⅡ的矩陣鍵盤和液晶顯示外設(shè)組件的設(shè)計(jì)

　　3 LCD顯示模塊的程序設(shè)計(jì)

　　在NiosⅡ和LCD的接口中，一方面可以通過在NiosⅡ系統(tǒng)中添加相應(yīng)I/O口的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)液晶顯示屏LCD的間接控制，另一方面也可以利用構(gòu)建IP核來直接進(jìn)行控制。第一種是將LCD接口當(dāng)作普通的外部設(shè)備PIO進(jìn)行操作，LCD的數(shù)據(jù)以及讀、寫使能、片選信號(hào)等都包括在PIO總線內(nèi);第二種是在SOPC Builder中自己定義eomponent，并把液晶顯示模塊看成外部存儲(chǔ)器，直接做成Avalon總線Slave設(shè)備。

　　第一種方法在硬件工程中，需要設(shè)計(jì)與外設(shè)相連的I/O接口;而在軟件工程中，需要用戶編寫相應(yīng)的接口程序?qū)ν庠O(shè)進(jìn)行初始化，設(shè)置相應(yīng)的外設(shè)寄存器。在每次新建一個(gè)工程后，這樣的工作都得重復(fù)進(jìn)行，因而會(huì)增加開發(fā)成本。第二種方案需要寫HDL模塊，自己定義控制狀態(tài)、數(shù)據(jù)寄存器和控制位，這種方式控制靈活，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制時(shí)序，而且一旦自定義設(shè)備成功后，就可以像使用其他設(shè)備一樣來使用這些設(shè)備。用戶也可以將這些設(shè)備共享給其他的使用者，這樣就大大減少了重復(fù)工作。本設(shè)計(jì)中采用第二種方法。

　　在Altera SOPC Builder中雙擊Create NewComponent，打開Component窗口，并在HDL Files標(biāo)簽下添加LCD硬件描述語言編寫的文件(該文件描述了組件與Avalon總線的接口以及組件與液晶屏的接口)，系統(tǒng)編輯器就會(huì)立即自動(dòng)對(duì)文件進(jìn)行分析，并從文件中讀I/O信號(hào)和參數(shù)信息。Lcd 12864自定義邏輯信號(hào)如圖3所示。

　　完成LCD_12864器件的加入后，LCD_12864器件就會(huì)出現(xiàn)在SOPC Builder的組件選擇欄的“User Logic”項(xiàng)目下。圖4所示是LCD模塊的管腳分配圖。

　　LCD模塊的初始化就是對(duì)LCD進(jìn)行模式設(shè)置。由于SOPC Builder中的LCDl2864控制模塊已經(jīng)考慮了LCD的讀寫時(shí)序，所以使用NiosⅡIDE進(jìn)行LCD驅(qū)動(dòng)和控制時(shí)只需對(duì)LCD進(jìn)行初始化。其部分初始化子程序如下：

　　之后，打開NiosⅡIDE，創(chuàng)建軟件工程，編寫test程序，即可測(cè)試驗(yàn)證液晶模塊的顯示結(jié)果。其中部分程序如下：

　　4 結(jié)束語

　　本設(shè)計(jì)最后經(jīng)過測(cè)試證明，矩陣鍵盤按鍵中斷響應(yīng)準(zhǔn)確無誤。由于其掃描過程由硬件實(shí)現(xiàn)，無需占用CPU資源，故可大大提高系統(tǒng)的性能，LCD可以接收任意中英文的輸入顯示。在開發(fā)設(shè)計(jì)過程中，矩陣鍵盤和LCD接口均封裝為用戶自定義的外設(shè)組件加入SOPCBuilder的元件庫中，因而可以很方便地在其他系統(tǒng)中根據(jù)實(shí)際情況添加使用。用戶也可以將這些設(shè)備共享給其他的使用者，這樣就大大減少了重復(fù)工作。與其他方法相比，該方法無疑是一種更高效、靈活和低成本的開發(fā)方法，同時(shí)體現(xiàn)出了SOPC片上可編程系統(tǒng)的靈活、方便、可重用的優(yōu)勢(shì)。