摘要：本文主要討論了使用EDA工具設(shè)計(jì)漢字滾動(dòng)顯示器的技術(shù)問(wèn)題。文中首先描述了基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）的硬件電路；然后研究了在8×8LED發(fā)光二極管點(diǎn)陣上顯示滾動(dòng)漢字的原理，并給出了基于ALTERA的參數(shù)化模型庫(kù)LPM描述其功能的VHDL語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)；最后對(duì)使用EDA工具軟件加工被顯示數(shù)據(jù)文件的方法進(jìn)行了討論。

    關(guān)鍵詞：虛擬器件 VHDL語(yǔ)言及應(yīng)用 EDA技術(shù)

采用傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的漢字滾動(dòng)顯示器，通常需要使用單片機(jī)、存儲(chǔ)器和制約邏輯電路來(lái)進(jìn)行PCB（印制電路板）板級(jí)的系統(tǒng)集成。盡管這種方案有單片機(jī)軟件的支持較為靈活，但是由于受硬件資源的限制，未來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)的變更和升級(jí)，總是難以避免要付出較多研發(fā)經(jīng)費(fèi)和較長(zhǎng)投放市場(chǎng)周期的代價(jià)。

    隨著電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA）技術(shù)的進(jìn)展，基于可編程ASIC器件的數(shù)字電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的完整方案越來(lái)越受到人們的重視，并且以EDA技術(shù)為核心、的能在可編程ASIC器件上進(jìn)行系統(tǒng)芯片集成的新設(shè)計(jì)方法，也正在快速地取代基于PCB板的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式。

    如何使用EDA工具設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)是人們普遍關(guān)心的問(wèn)題。在EDA工具軟件MAX+PLUSⅡ的支持下，本設(shè)計(jì)通過(guò)了編譯、適配和軟件仿真驗(yàn)證。最后用載入真實(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)證明了它的正確性。

硬件設(shè)計(jì)

    為了簡(jiǎn)化討論，本文只研究在單個(gè)8×8 LED 發(fā)光二極管點(diǎn)陣上滾動(dòng)顯示多漢字信息的問(wèn)題。

    圖1給出的就是一個(gè)使用美國(guó)ALTERA公司10K系列FPGA設(shè)計(jì)的可支持滾動(dòng)顯示多漢字信息的通用硬件電路。

    在圖中，標(biāo)準(zhǔn)JTAG接口與PC機(jī)并口相連，用于下載設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)至FPGA中；LED點(diǎn)陣的data線由FPGA的I/O線串300Ω限流電阻后驅(qū)動(dòng)，而sw線直接由FPGA的I/O線驅(qū)動(dòng)。LED點(diǎn)陣采用掃描式工作方式，控制sw線的循環(huán)掃描信號(hào)為低電平有效，顯示數(shù)據(jù)data為高電平有效。

    由于ALTERA的10K10LC84-4芯片內(nèi)部有足夠的RAM資源，所以本設(shè)計(jì)沒(méi)有采用外部RAM。

    另外，圖中的配置EPROM為可選件，只有當(dāng)要求漢字滾動(dòng)顯示器脫機(jī)運(yùn)行時(shí)才需要采用。

滾動(dòng)顯示多漢字信息的原理

    為在8×8 LED 發(fā)光二極管點(diǎn)陣上顯示漢字，首先要把漢字表示成為如圖2所示的8×8像素點(diǎn)圖。

    在圖2中，data0～data7分別為按列抽取依序排列的漢字像素信息，均具有8位字長(zhǎng)。

    然后，依次對(duì)多漢字抽取像素信息，并按序排隊(duì)存放于ROM之中，便可得到一個(gè)待顯示數(shù)據(jù)序列。進(jìn)一步通過(guò)尋址的方法來(lái)控制該數(shù)據(jù)序列的釋放過(guò)程，就可實(shí)現(xiàn)在8×8 LED 發(fā)光二極管點(diǎn)陣上滾動(dòng)顯示多漢字信息的目的。圖3給出的就是實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)顯示多漢字信息的原理示意圖。

    由圖3可知，某一時(shí)刻能在顯示數(shù)據(jù)序列中定位待顯示數(shù)據(jù)的地址指針可用下式計(jì)算：

    addr=n+m    （1）

    顯然，n的取值范圍應(yīng)為0～N，并由它控制漢字顯示的滾動(dòng)速度；m的取值范圍應(yīng)為0～7，并由它決定LED點(diǎn)陣的列開(kāi)關(guān)sw的掃描速度。因此，控制n掃遍全部待顯示數(shù)據(jù)的時(shí)間，可調(diào)節(jié)漢字信息的滾動(dòng)速度；改變m的重復(fù)掃描周期，可改善在LED點(diǎn)陣上顯示完整漢字信息的穩(wěn)定性。

    摘要：本文主要討論了使用EDA工具設(shè)計(jì)漢字滾動(dòng)顯示器的技術(shù)問(wèn)題。文中首先描述了基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）的硬件電路；然后研究了在8×8LED發(fā)光二極管點(diǎn)陣上顯示滾動(dòng)漢字的原理，并給出了基于ALTERA的參數(shù)化模型庫(kù)LPM描述其功能的VHDL語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)；最后對(duì)使用EDA工具軟件加工被顯示數(shù)據(jù)文件的方法進(jìn)行了討論。

    關(guān)鍵詞：虛擬器件 VHDL語(yǔ)言及應(yīng)用 EDA技術(shù)

采用傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的漢字滾動(dòng)顯示器，通常需要使用單片機(jī)、存儲(chǔ)器和制約邏輯電路來(lái)進(jìn)行PCB（印制電路板）板級(jí)的系統(tǒng)集成。盡管這種方案有單片機(jī)軟件的支持較為靈活，但是由于受硬件資源的限制，未來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)的變更和升級(jí)，總是難以避免要付出較多研發(fā)經(jīng)費(fèi)和較長(zhǎng)投放市場(chǎng)周期的代價(jià)。

    隨著電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA）技術(shù)的進(jìn)展，基于可編程ASIC器件的數(shù)字電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的完整方案越來(lái)越受到人們的重視，并且以EDA技術(shù)為核心、的能在可編程ASIC器件上進(jìn)行系統(tǒng)芯片集成的新設(shè)計(jì)方法，也正在快速地取代基于PCB板的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式。

    如何使用EDA工具設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)是人們普遍關(guān)心的問(wèn)題。在EDA工具軟件MAX+PLUSⅡ的支持下，本設(shè)計(jì)通過(guò)了編譯、適配和軟件仿真驗(yàn)證。最后用載入真實(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)證明了它的正確性。

硬件設(shè)計(jì)

    為了簡(jiǎn)化討論，本文只研究在單個(gè)8×8 LED 發(fā)光二極管點(diǎn)陣上滾動(dòng)顯示多漢字信息的問(wèn)題。

    圖1給出的就是一個(gè)使用美國(guó)ALTERA公司10K系列FPGA設(shè)計(jì)的可支持滾動(dòng)顯示多漢字信息的通用硬件電路。

    在圖中，標(biāo)準(zhǔn)JTAG接口與PC機(jī)并口相連，用于下載設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)至FPGA中；LED點(diǎn)陣的data線由FPGA的I/O線串300Ω限流電阻后驅(qū)動(dòng)，而sw線直接由FPGA的I/O線驅(qū)動(dòng)。LED點(diǎn)陣采用掃描式工作方式，控制sw線的循環(huán)掃描信號(hào)為低電平有效，顯示數(shù)據(jù)data為高電平有效。

    由于ALTERA的10K10LC84-4芯片內(nèi)部有足夠的RAM資源，所以本設(shè)計(jì)沒(méi)有采用外部RAM。

    另外，圖中的配置EPROM為可選件，只有當(dāng)要求漢字滾動(dòng)顯示器脫機(jī)運(yùn)行時(shí)才需要采用。

滾動(dòng)顯示多漢字信息的原理

    為在8×8 LED 發(fā)光二極管點(diǎn)陣上顯示漢字，首先要把漢字表示成為如圖2所示的8×8像素點(diǎn)圖。

    在圖2中，data0～data7分別為按列抽取依序排列的漢字像素信息，均具有8位字長(zhǎng)。

    然后，依次對(duì)多漢字抽取像素信息，并按序排隊(duì)存放于ROM之中，便可得到一個(gè)待顯示數(shù)據(jù)序列。進(jìn)一步通過(guò)尋址的方法來(lái)控制該數(shù)據(jù)序列的釋放過(guò)程，就可實(shí)現(xiàn)在8×8 LED 發(fā)光二極管點(diǎn)陣上滾動(dòng)顯示多漢字信息的目的。圖3給出的就是實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)顯示多漢字信息的原理示意圖。

    由圖3可知，某一時(shí)刻能在顯示數(shù)據(jù)序列中定位待顯示數(shù)據(jù)的地址指針可用下式計(jì)算：

    addr=n+m    （1）

    顯然，n的取值范圍應(yīng)為0～N，并由它控制漢字顯示的滾動(dòng)速度；m的取值范圍應(yīng)為0～7，并由它決定LED點(diǎn)陣的列開(kāi)關(guān)sw的掃描速度。因此，控制n掃遍全部待顯示數(shù)據(jù)的時(shí)間，可調(diào)節(jié)漢字信息的滾動(dòng)速度；改變m的重復(fù)掃描周期，可改善在LED點(diǎn)陣上顯示完整漢字信息的穩(wěn)定性。