FPGA课程设计报告

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1、汉字点阵的 FPGA 实现 实习报告 学院 电气与信息工程学院 龚妙 专业 电子信息科学与技术081 学号 指导老师 学毅 2011 年 11月 11 日 汉字点阵显示的FPGA 实现 一 引言 随着我国经济的高速发展 对公共场合发布信息的需求日益增长 利用LED 点阵显示 汉字的出现正好适应了这一市场需求 已经成为信息传播的一种重要手段 采用传统方法设计的汉字显示 通常需要使用单片机 存储器和制约逻辑电路来进行 PCB 板级的系统集成 尽管这种方案有单片机软件的支持较为灵活 但是由于受硬件资源 的限制 未来对设计的变更和升级 总是难以避免要付出较多的研发经费和较长投放市场周 期的代价 随着电

2、子设计自动化 EDA 技术的进展 基于可编程FPGA 器件进行系统芯 片集成的新设计方法 也正在快速地到代基于PCB 板的传统设计方式 因此 本文主要阐 述基于 FPGA 和 VHDL 语言实现在16 16 点阵上汉字的显示问题 二 设计方案 本文的 LED 点阵模块 共有16 16 个发光二极管组成 此次设计最大的难点在于如何 显示汉字 系统采用16 路动态分时扫描技术来实现 将16 16 数组的显示模块的列输入端 与 FPGA 的 ROM 的 16 位数据输出端口相连 16 个行控制端与一个4 16 译码器的输出端相 连 译码器的输入端又与FPGA 的行扫描控制模块的输出sel3 sel0

3、 相连 图 1 1 为硬件原理 图 16 16点阵 q0 q1 q2 q3 q4 q5 q6 q7 q8 q9 q10 q11 q12 q13 q14 q15 4 16 线 译码器 sel2sel3sel1sel2 FPGA clk rst sel3 sle0 q15 q0 图 1 1 系统原理框图 三 LED 的显示原理 16 16LED点阵的显示原理如同单个LED 显示原理 当顺向一端接有高电平 另一端 为低电平时 对应的LED 就被点亮 16 16 的点阵就是对应于行或列为高电平时 另一端 为低电平 且为顺接时 他们交叉地方的LED 就被点亮 点阵 LED 一般采用扫描方式显示 包括1

4、行扫描 2 列扫描 3 点扫描 采用不同 的扫描方式其对扫描频率也有不同的要求 此次实验采用的是列扫描的方式 四 汉字的显示 汉字显示使用的是16 16 的点阵 EDA 实验箱上有其接口 列选信号为sel0 sel3 经 4 16 线译码器输出16 行 列选信号是由一个4 位向量 sel 3 0 控制 行选信号为q0 q15 每一行由一个单独的位来控制 高电平有效 由于列是由一个向量决定的 而每一时刻的值 只能有一个固定的值 因而只能使某一列的若干个点亮 因此就决定了只能用逐列扫描的方 法 五 编程思路 本次设计的难点在于怎样显示汉字及如何动态的变换汉字 从这方面入手 因为本次设 计要显示的汉

5、字和数字较多 故可采取自动切换的方法 即在字与字之间加一延时和循环即 可实现汉字的动态显示 故用到了一个17 进制计数器 共17 个汉字和数字 和一个16 进 制的计数器 外加一延时单元和汉字字模单元几部分组成 六 程序清单 define UD 1 module dianzhen sysclk rst b led data led sel input sysclk rst b output 15 0 led data output 3 0 led sel wire sysclk wire rst b reg 15 0 led data reg 3 0 led sel reg 3 0 led s

6、el n reg 15 0 led scan cnt reg 15 0 led scan cnt n reg 27 0 led keep cnt reg 27 0 led keep cnt n reg 3 0 led mode reg 3 0 led mode n parameter scan led 16 h50 parameter scan src 28 h100 always posedge sysclk or negedge rst b begin if rst b led scan cnt ud 16 b0 else led scan cnt ud led scan cnt n en

7、d always begin if led scan cnt scan led led scan cnt n 16 h0 else led scan cnt n led scan cnt 16 h1 end always posedge sysclk or negedge rst b begin if rst b led sel UD 4 h0 else led sel UD led sel n end always begin if led sel cnt scan led led sel n led sel 4 h1 else led sel n led sel end always po

8、sedge sysclk or negedge rst b begin if rst b led keep cnt UD 28 h0 else led keep cnt UD led keep cnt n end always begin if led keep cnt scan scr led keep cnt n 28 h0 else led keep cnt n led keep cnt 28 h1 end always posedge sysclk or negedge rst b begin if rst b led mode UD 4 h0 else led mode UD led

9、 mode n end always begin if led mode 4 he led mode n 4 h0 else if led keep cnt scan scr led mode n led mode 4 h1 else led mode n led mode end always begin case led mode 4 h0 case led sel 4 h0 led data 16 h0000 dian 4 h1 led data 16 h7000 4 h2 led data 16 h4000 4 h3 led data 16 h4ff8 4 h4 led data 16

10、 h4448 4 h5 led data 16 h4448 4 h6 led data 16 h4448 4 h7 led data 16 h4448 4 h8 led data 16 h3fff 4 h9 led data 16 h0448 4 ha led data 16 h0448 4 hb led data 16 h0448 4 hc led data 16 h0448 4 hd led data 16 h0ff8 4 he led data 16 h0000 4 hf led data 16 h0000 endcase 4 h1 case led sel 4 h0 led data

11、16 h0000 ke 4 h1 led data 16 h0100 4 h2 led data 16 h0100 4 h3 led data 16 hffff 4 h4 led data 16 h0200 4 h5 led data 16 h0200 4 h6 led data 16 h02cc 4 h7 led data 16 h0422 4 h8 led data 16 h0400 4 h9 led data 16 h0491 4 ha led data 16 h0051 4 hb led data 16 hffff 4 hc led data 16 h0072 4 hd led dat

12、a 16 h0192 4 he led data 16 h0212 4 hf led data 16 h0410 endcase 4 h2 case led sel 4 h0 led data 16 h0000 0 4 h1 led data 16 h07c0 4 h2 led data 16 h0ff0 4 h3 led data 16 h1830 4 h4 led data 16 h1018 4 h5 led data 16 h2008 4 h6 led data 16 h2008 4 h7 led data 16 h2008 4 h8 led data 16 h2008 4 h9 led

13、 data 16 h2008 4 ha led data 16 h1010 4 hb led data 16 h1830 4 hc led data 16 h0ff0 4 hd led data 16 h07c0 4 he led data 16 h0000 4 hf led data 16 h0000 endcase 4 h3 case led sel 4 h0 led data 16 h0000 8 4 h1 led data 16 h0000 4 h2 led data 16 h0c70 4 h3 led data 16 h1e70 4 h4 led data 16 h1298 4 h5

14、 led data 16 h2308 4 h6 led data 16 h2108 4 h7 led data 16 h2108 4 h8 led data 16 h2108 4 h9 led data 16 h2088 4 ha led data 16 h2188 4 hb led data 16 h21D8 4 hc led data 16 h1270 4 hd led data 16 h1e70 4 he led data 16 h0C00 4 hf led data 16 h0000 endcase 4 h4 case led sel 4 h0 led data 16 h0000 1

15、4 h1 led data 16 h0000 4 h2 led data 16 h0000 4 h3 led data 16 h2000 4 h4 led data 16 h2000 4 h5 led data 16 h2000 4 h6 led data 16 h2000 4 h7 led data 16 h3ff8 4 h8 led data 16 h3ff0 4 h9 led data 16 h2010 4 ha led data 16 h2010 4 hb led data 16 h2010 4 hc led data 16 h2010 4 hd led data 16 h0000 4

16、 he led data 16 h0000 4 hf led data 16 h0000 endcase 4 h5 case led sel 4 h0 led data 16 h1080 4 h1 led data 16 h4410 4 h2 led data 16 h2492 4 h3 led data 16 h1c52 4 h4 led data 16 ha732 4 h5 led data 16 h251f 4 h6 led data 16 h1224 4 h7 led data 16 h3c12 4 h8 led data 16 h1254 4 h9 led data 16 h1fd4 4 ha led data 16 h4632 4 hb led data 16 h4452 4 hc led data 16 h7492 4 hd led data 16 h0010 4 he led data 16 h0100 4 hf led data 16 h0000 endcase 4 h6 case led sel 4 h0 led data 16 h4010 4 h1 led dat