FPGA之NIOS系统LCD1602核及自定义LCD液晶IP核

前言

在前期文章中提到了LCD1602一些基本知识，包括控制，显示，时序。那如何在NIOS系统创建LCD1602的IP核？

由于在Qsys中提供了Optrex 16207 LCD Controller Core（下文统称1602控制核），因此我们只需调用，然后集成到我们的NIOS系统中即可，而且属于字符型输出设备，支持printf()，即我们可以直接输出我们想要的内容。

那么LCD1602控制核是如何进行工作的呢？

当把LCD1602控制核加入系统编译成功时，文件夹下会出现LCD16207.V的文件，我们来分析官方提供的文件是怎样进行描述的？

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由上图端口定义得出以下总体结构

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由上图可以看出LCD1602外设连接到LCD1602控制核上有11个信号：(信号命名根据.v文件)

LCD_E------输出使能
LCD_RS------数据/命令选择（输出）
LCD_RW------读或写选择（输出）
LCD_data------8位数据总线（双向DB0~DB7）

第一步：

我们首先需要控制输出使能LCD_E信号，根据Avalon-mm总线规则，可以看出有读写使能信号，而对于LCD1602来说，只有当LCD_E为下降沿时，指令或数据才有效，不论是对总线是什么操作，因此可以将读写使能赋值给LCD_E输出使能。

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第二步;

我们需要理解LCD_RS和LCD_RW对于外设来讲是两个寄存器，而这两个寄存器是需要地址来进行访问的，因此第二步需要将LCD_RS和LCD_RW赋一个地址。

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第三步：

此时我们需要知道LCD1602外设数据如何去与CPU进行交互？因为数据总线是双向的，因此三态门必不可少，其中readdata其实是总线上的接口，LCD_data赋值即可，也可对外来数据LCD_data进行异步信号同步处理。

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而且Altera为Nios II处理器提供了HAL系统库驱动程序，使你能够使用ANSIC标准库功能访问LCD控制器， Altera提供的驱动程序集成到了Nios II系统的HAL系统库中。

即LCD1602控制器附以下软件文件。这些文件定义了与硬件的底层接口，并提供了HAL驱动程序。

•altera_avalon_lcd_16207_regs.h-该文件定义内核的寄存器映射，提供用于访问底层硬件的符号常量。

•altera_avalon_lcd_16207.h，altera_avalon_lcd_16207.c-这些文件实现了HAL系统库的LCD控制器设备驱动程序。

综上可知，其实LCD1602控制核是个很简单的IP核，那我们如何在最小系统中去设计其他液晶的IP核呢？

自定义LCD液晶IP核

由LCD1602控制核须知自定义IP的接口有哪些？

1.全局时钟（Clk）和复位(Rst_n)信号必不可少。

2.Avalon-mm slave总线接口（接口信号根据实际外设接口来选择）

1)地址总线（avs_address）
2)片选信号（avs_chipselect /avs_chipselect_n）
3)写请求（avs_write /avs_write_n）
4)写数据（avs_writedata（8/16/32位位宽））
5)读请求（avs_read /avs_read_n）
6)读数据（avs_readdata（8/16/32位位宽））

7)等待信号（avs_waitrequest / avs_waitrequest_n）
8)读数据有效信号（avs_data_valid）

3.导出信号

导出到NIOS 系统层，分配到IO，或者连接到Qsys系统以外的逻辑。

下图是接口8080时序控制的液晶IP核。

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