基于CPLD的LED點(diǎn)陣控制單元

1、LogoLogo基于基于CPLD的漢字的漢字LED點(diǎn)陣控制單元點(diǎn)陣控制單元報(bào)告人：汪睿報(bào)告人：汪睿 項(xiàng)目概述報(bào)告內(nèi)容報(bào)告內(nèi)容1 CPLD整體方案2 各模塊功能介紹3 綜合仿真 4 上電測(cè)試5項(xiàng)目概述項(xiàng)目概述 本項(xiàng)目要實(shí)現(xiàn)的主要功能是：首先，單片機(jī)通過(guò)SPI總線(xiàn)從字模芯片中取出漢字的編碼，然后通過(guò)IIC總線(xiàn)將漢字編碼送到CPLD芯片，CPLD通過(guò)IIC模塊接收編碼，然后通過(guò)解碼模塊進(jìn)行解碼，解碼后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到CPLD內(nèi)部RAM中，最后由顯示控制模塊將RAM中的數(shù)據(jù)送到LED點(diǎn)陣上顯示。 我主要負(fù)責(zé)的是CPLD芯片的設(shè)計(jì)，包括模塊劃分、RTL代碼編寫(xiě)（約700行）、綜合布線(xiàn)、布局布線(xiàn)后仿真以及上電

2、調(diào)試。單片機(jī)字模芯片CPLD16*64LED點(diǎn)陣其它設(shè)備項(xiàng)目概述項(xiàng)目概述CPLD引腳分配圖CPLD與LED點(diǎn)陣行、列信號(hào)聯(lián)接電路整體功能整體功能 CPLD采用的是Lattice公司的LCMXO2-1200-4TG100C型，包含1280個(gè)LUT，64個(gè)宏單元，7個(gè)9Kbit的EBR以及內(nèi)部時(shí)鐘單元OSCI，封裝方式TQFP100。 CPLD的主要功能模塊有IIC通訊模塊、數(shù)據(jù)解碼模塊、RAM以及顯示控制模塊，采用的內(nèi)部時(shí)鐘（2.08MHz）。首先，IIC通訊模塊接收IIC總線(xiàn)上的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)解碼模塊。數(shù)據(jù)解碼模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼操作，并在LOAD信號(hào)的下降沿將解碼后的數(shù)據(jù)送到RAM儲(chǔ)存

3、起來(lái)。顯示模塊將RAM中的數(shù)據(jù)送到LED的行和列進(jìn)行顯示，顯示方式采用逐行掃描（1/16）。IIC通訊模塊數(shù)據(jù)解碼模塊SDASCLRAM顯示控制模塊行信號(hào)列信號(hào)CPLD整體功能框圖地址管腳LOADRSTOSCICLKIIC通訊模塊通訊模塊 IIC通訊模塊負(fù)責(zé)接收單片機(jī)送過(guò)來(lái)的漢字編碼。首先，在等待狀態(tài)判斷IIC總線(xiàn)上的START信號(hào)（SCL為高，SDA出現(xiàn)下降沿）。檢測(cè)到START后，開(kāi)始接收8bit的地址數(shù)據(jù)，將接收到的地址與地址管腳對(duì)比，如果地址正確則反饋一個(gè)應(yīng)答ACK，否則返回等待。然后開(kāi)始持續(xù)接收數(shù)據(jù)，每接收一個(gè)字節(jié)Byte，反饋一個(gè)應(yīng)答ACK，并將接收到的Byte送到解碼模塊。這個(gè)過(guò)

4、程一直持續(xù)到IIC總線(xiàn)出現(xiàn)STOP（SCL為高，SDA出現(xiàn)下降沿），則停止接收數(shù)據(jù)并返回到等待狀態(tài)。整個(gè)過(guò)程通過(guò)狀態(tài)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。START地址匹配等待YesNoACK數(shù)據(jù)接收（Byte）送入解碼應(yīng)答STOPNoYes數(shù)據(jù)解碼模塊數(shù)據(jù)解碼模塊012.7byte1byte2.byte15byte16byte17byte18.byte31一個(gè)漢字顯示在16*16點(diǎn)陣上。IIC總線(xiàn)按照右圖順序傳送顯示信息，第一個(gè)字節(jié)是第一列的0到7行，第二個(gè)字節(jié)是第二列的0到7行，.，第三十二個(gè)字節(jié)是第十五列的8到15行。所以要實(shí)現(xiàn)行掃描顯示，必須對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，類(lèi)似于解碼操作。 IIC通訊模塊送過(guò)來(lái)的字節(jié)數(shù)據(jù)

5、首先按順序存入寄存器A中，當(dāng)寄存器A存滿(mǎn)16個(gè)字節(jié)時(shí)，立刻將寄存器A中數(shù)據(jù)復(fù)制到寄存器B，然后寄存器A繼續(xù)按順序接收后面的數(shù)據(jù)。 寄存器B收到寄存器A復(fù)制的數(shù)據(jù)后，開(kāi)始將每個(gè)字節(jié)的第一個(gè)bit存入Block1的地址0，將每個(gè)字節(jié)的第二個(gè)bit存入Block1的地址1，直到將寄存器B中數(shù)據(jù)全部寫(xiě)入Block1中。然后第二次寄存器A復(fù)制到寄存器B的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到Block2中。依次下去. Block1是RAM0中地址0到15部分，Block2是RAM0中地址16到31部分，.，Block8是RAM3中地址16到31部分。RAM0到RAM3分別對(duì)應(yīng)4個(gè)漢字的顯示信息。數(shù)據(jù)解碼模塊數(shù)據(jù)解碼模塊012345

6、67Byte1Byte2Byte3IIC寄存器A.Byte1501234567Byte1Byte2Byte3.Byte15寄存器BBlock1Block3Block2Block4Block5Block6Block7Block8模塊構(gòu)成：寄存器A、寄存器B、4個(gè)16*16RAMRAM0RAM1RAM2RAM3Block10 1 2 3 4 5 6 7. 15A0A1.A7數(shù)據(jù)解碼模塊數(shù)據(jù)解碼模塊Block1Block3Block2Block4Block5Block6Block7Block8RAM0RAM1RAM2RAM30 1 2 3 . 63A0A1.A1516*64RAMLOAD 當(dāng)LOAD

7、信號(hào)下降沿到來(lái)后，將RAM0到RAM3中的數(shù)據(jù)依次合并，然后寫(xiě)入RAM的對(duì)應(yīng)地址中。例如，RAM0中地址0的數(shù)據(jù)+RAM1中地址0的數(shù)據(jù)+RAM2中地址0的數(shù)據(jù)+RAM3中地址0的數(shù)據(jù)=寫(xiě)入RAM地址0的數(shù)據(jù)。直到數(shù)據(jù)全部寫(xiě)入RAM。顯示控制模塊顯示控制模塊0 1 2 3 . 63A0A1.A1516*64RAM16*64LED點(diǎn)陣L0L1.L15 采用逐行掃描的方式進(jìn)行顯示。首先選中地址A0，然后讀取RAM中地址A0的值，同時(shí)選通點(diǎn)陣的L0行，然后地址A0的值送到LED的列管腳，等待一段時(shí)間。選中地址A1，讀取A1的值，選通L1行，將值送到LED列管腳，等待一段時(shí)間。依次循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)逐行掃描。綜合仿真綜合仿真 使用Synplify進(jìn)行代碼綜合，然后編寫(xiě)激勵(lì)文件testbench，使用ActiveHDL進(jìn)行綜合后仿真，仿真結(jié)果和預(yù)期一致。 使用Lattice的Diamond軟件進(jìn)行布