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1、摘摘 要要本课题主要任务是设计基于 FPGA 的 LCD 控制器，兼顾好程序的易用性，以方便之后模块的移植和应用。本课题的设计采用了带 ST7920 驱动的 12864-12 的液晶模块，并使用 Xilinx 公司的 spartanII 系列的 XC2STQ144 来作为核心的控制器。控制器部分采用 VHDL 语言编写，主体程序采用了状态机作为主要控制方式。ST7920 是一种内置128x64-12 汉字图形点阵地液晶显示控制模块，用于显示汉字和模型。最后实现使用FPGA 在 LCD 上的任意位置显示任意的 16*16 像素的中文字符以及 16*8 的英文字符，另外要能根据输入数据的变化同步变
2、化 LCD 上显示的内容。同时要能将储存模块中的图片数据正常地显示在 LCD 上。该课题的研究将有助于采用 FPGA 的系列产品的开发，特别是需要用到 LCD 的产品的开发。同时可以大大缩短 FPGA 的开发时间。另外，由于模块的易用性，也将使得更多的采用 FPGA 的产品之上出现 LCD，增加人机之间的交互性，为行业和我们的生活带来新的变化。关键词：关键词：ST7920；12864-12 ；VHDL；FPGA ；LCDABSTRACTIn this project, the main object is to design a LCD controller based on FPGA, an
3、d at the same time emphasize on the convenience for the later application and migration. In this project, This topic is designed with a belt-driven 12864-12 ST7920 LCD module, and use the Xilinxs spartanII series XC2STQ144 as the core of the controller. Controller part of the VHDL language with the
4、main program uses a state machine as the main control method. ST7920 is a built-128x64-12 character LCD graphic point position control module, used to display Chinese characters and models.In this project, I finally realized the following function. The first one is to display any 16*16 pixels Chines
5、e character and 16*8 pixels English character on any position of the display screen. The second one is the display information will instantaneously update as the input data changes. The last function is that any given picture data can be displayed properly on the LCD screen.The research of this proj
6、ect will contribute to the developing process of those products which use FPGAs, especially those products also use LCD. And at the same time, it can reduce dramatically on the developing time. In addition, for the convenience of this controller, more and more FPGA based products will come out with
7、LCD screen. This change will enhance the interaction between human and the machine, and bring innovation to the industry and our lives.Key words：ST7920；12864-12 ；VHDL；FPGA ；LCD目目 录录双击生成论文目录 或选择插入-引用-索引和目录-目录-确定，可自动生成目录，如目录的页脚显示页码，将此页码删除掉， “目录”两字与目录内容中间空一行。最后将以上内容删除 第一章第一章 绪绪 论论1.1 选题的背景与意义选题的背景与意义液晶
8、，是一种在一定温度范围内呈现既不同于固态、液态，又不同于气态的特殊物质态，它既具有各向异性的晶体所特有的双折射性，又具有液体的流动性。一般可分热致液晶和溶致液晶两类。在显示应用领域，使用的是热致液晶，超出一定温度范围，热致液晶就不再呈现液晶态，温度低了，出现结晶现象，温度升高了，就变成液体；液晶显示器件所标注的存储温度指的就是呈现液晶态的温度范围。液晶由于它的各向异性而具有的电光效应，尤其扭曲向列效应和超扭曲效应，所以能制成不同类型的显示器件(Liquid Crystal Display 简称 LCD)。在平板显示器件领域，目前应用较广泛的有液晶(LCD)、电致发光显示(EL)、等离子体(PD
9、P)、发光二极管(LED)、低压荧光显示器件(VFD)等。 液晶显示器件有以下一些特点 低压微功耗，平板型结构，被动显示型（无眩光，不刺激人眼，不会引起眼睛疲劳） ，显示信息量大（因为像素可以做得很小） ，易于彩色化（在色谱上可以非常准确的复现） ，无电磁辐射（对人体安全，利于信息保密） ，长寿命（这种器件几乎没有什么劣化问题，因此寿命极长，但是液晶背光寿命有限，不过背光部分可以更换） 。之前，一般流行采用单片机来控制驱动 LCD。采用单片机控制 LCD 的显示在设计上相对比较简单。可以通过 KEIL 等软件的编写方便地控制 LCD 的图形以及字符的现实。但是由于单片机的顺序执行结构。决定了在
10、现实图片或者字符的同时，单片机本身无法处理其他数据或者执行其他的运算命令。这在某种程度上大大地降低了工作的效率。而采用 FPGA 来控制 LCD 则不存在这个问题。但是由于 FPGA 不像单片机，可以直接使用控制语句来方便地控制 LCD。因此需要编写大量的代码来控制 LCD。因为这个原因，采用 FPGA 的设计一般都会再一次通过单片机来驱动 LCD 的显示。本课题主要任务是设计基于 FPGA 的 LCD 控制器，兼顾好程序的易用性，以方便之后模块的移植和应用。最后在 FPGA 上的任意位置显示任意的 16*16D的中文字符以及 16*8 的英文字符，另外要能根据输入数据的变化同步变化LCD 上
11、显示的内容。同时要能将储存模块中的图片数据正常地显示在 LCD 上。该课题的研究将有助于采用 FPGA 的系列产品的开发，特别是需要用到 LCD 得采用 FPGA 的产品的开发。同时可以大大缩短 FPGA 的开发时间。另外，由于模块的易用性，也将使得更多的采用 FPGA 的产品之上出现 LCD，增加人机之间的交互性，为行业和我们的生活带来新的变化。1.1.1 “点击输入二级标题点击输入二级标题 标题标题 3“3“ “点击输入 正文“ 1.1.2 “点击输入二级标题点击输入二级标题 标题标题 3“3“ “点击输入 正文“ 1.2 LCDLCD 的控制、应用和市场的发展现状的控制、应用和市场的发展
12、现状在技术方面，因集成式的控制芯片具有包括了缩小了 IC 的体积、低功率消耗、降低封装的成本、节省电路板的数量及体积等优点，并使材料成本及 LCD后段组装成本得以降低，因此许多厂商纷纷朝向高集成度控制芯片发展，并积极开发视讯应用的控制芯片。而最新趋势 Smart Panel，在制程上则有简化流程、减少材料成本等优点。根据相关资料显示，Smart Panel 可降低约 10%15%的成本，这也是国外一些大厂所钟爱的方式。 为降低控制 IC 成本，众多 IC 厂商纷纷推出集成式的单芯片控制 IC。美国的 Genesis 最早推出集成式 IC，将 ADC、Scaler、OSD （内置菜单）与PLL(
13、锁相环)为一颗单芯片控制 IC。接着更进一步集成入 DVI 组件，形成 LCD 双模控制 IC。其组件集成数量持续增多，并渐渐添加 Video 的功能。当前Genesis 最高集成度的产品，集成入的组件已经包括ADC、Scaler、PLL、OSD、TCON 与 DVI，仅剩 Video 的功能以及 SDRAM 的组件尚未集成。 随着市场竞争的加剧，液晶显示器厂商的成本压力越来越大，必须采用更简单的线路设计实现液晶显示器的功能，以期降低成本，才能在市场竞争中立于不败之地。 LCD 控制 IC 必将向高集成度方向发展，以满足市场需要。而在 LCD 的应用以及市场方面，虽然手机仍然是中小尺寸液晶显示
14、屏(LCD)的最主要应用设备，但便携导航设备(PND)、数码相框和 MP3/便携媒体播放器(PMP)等新型设备，正在该市场的销售额中占有越来越大的份额。由于这些产品所使用的显示屏大于手机所用的显示屏，因此在供应商的工厂中同样需要更多的面板，这对于 LCD 面板生产商来说是个绝好的机会。各种中小尺寸 LCD 的产能扩张和价格下降，促进了其应用领域的多元化。这又进一步刺激了需求，并吸引许多其它产品来采用中小型 LCD，如白色家电和零售标牌。大多数行业内的公司认为，为了利用手机市场和新兴产品，中小尺寸显示屏供应商必须相应地平衡和调整策略，否则就可能错失整个市场。1、导航设备PND 的主要功能是显示
15、GPS 信息，因此能否显示详细并准确地图影像非常关键。这使得许多 PND 制造商把目光转向了更加精确的小型 LCD。这方面出现的需求促使 iSuppli 公司把 2011 年 PND 显示屏市场的出货量预测提高到了 6,050 万部。2006 年的出货量为 1,080 万部，2006-2011 年出货量的年复合增长率是 41.3%。iSuppli 以前预测 2011 年出货量是 5,400 万部。尽管中小尺寸 LCD 价格下降，但 2011 年 PND 显示屏的营业额将从 2006年的 3.24 亿美元上升到 7.76 亿美元，年复合增长率为 19.1%。2007 年一年，PND 显示屏销售额
16、将比 2006 年的 3.24 亿美元增长近一倍，达到 6.35 亿美元。2、媒体播放器但 PND 不是推动中小尺寸显示屏市场繁荣的唯一消费电子产品。MP3/PMP目前是使此类显示屏出货量增长最快的领域之一。iSuppli 公司预测，2011 年底 MP3/PMP 单位出货量将达到 2.05 亿，而 2007年预计为 1.63 亿。这相当于 2011 年显示屏销售额将达到 16 亿美元，略低于2007 年的 17 亿美元，这主要是因为中小型 LCD 价格随着产能扩张和制造工艺改进而不断下降。推动显示屏单位出货量增长的因素包括：消费电子公司苹果和它的 iPod 产品线，以及距苹果最近的竞争对手紧追不舍，从而推动 MP3/PMP 市场整体增长。MP3 音乐播放器变身进入了 PMP 领域。有源矩阵 LCD 供应商正在紧盯这个市场，以防止 AMOLED 供应商染指。因为 PMP 是消费电子产业中增长最快的领域之一，而且随着更多的产品涌现，将需
