实验七：SOPC的设计实验

本科学生综合性实验报告学号114090523 姓名罗朝斌学院物电学院专业、班级11光电子实验课程名称电子设计自动化（EDA实验）教师及职称罗永道副教授开课学期2013 至2014 学年下学期填报时间2014 年 6 月9 日云南师范大学教务处编印实验序号七实验名称SOPC的设计实验时间2014年6月9日实验室同析楼113一．实验预习1.实验目的:1、学习字符型液晶显示器的控制原理2、学习ram的使用3、设计字符型液晶显示控制器4、理解nios 处理器中LCD IP 核的工作原理，软硬件驱动方式，以及从flash启动LCD 软件代码的详细操作过程，并能够灵活的运用到自己的实际开发中。

5、掌握SOPC的设计方法，熟悉和练习QuartusⅡ的应用。

2．实验原理、实验流程或装置示意图：液晶屏幕分为点阵型和液晶型两种，本次实验用到的是字符型可以显示2行16个字。

液晶模块采用14 针标准接口第1 脚：VSS为地电源第2 脚：VDD接5V 正电源第3 脚：V0 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K 的电位器调整对比度第4 脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

第5 脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。

当RS 和RW 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平RW 为高电平时可以读忙信号，当RS 为高电平RW 为低电平时可以写入数据。

第 6 脚：E端为使能端，当E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

第7～14 脚：D0～D7 为8 位双向数据线。

1602正面图1602背面图1602 液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160 个不同的点阵字符图形，如表1 所示，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是0100_0001B （41H），显示时模块把地址41H 中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表10-13所示:编号符号引脚说明编号符号引脚说明1 VSS 电源地9 D2 数据2 VDD 电源正极10 D3 数据3 VL 液晶显示偏压11 D4 数据4 RS 数据/命令选择12 D5 数据5 R/W 读/写选择13 D6 数据E 使能信号14 D7 数据7 D0 数据15 BLA 背光源正极8 D1 数据16 BLK 背光源负极1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。

（说明：1为高电平、0为低电平）指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。

指令2：光标复位，光标返回到地址00H。

指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。

高电平表示有效，低电平则无效。

指令4：显示开关控制。

D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。

指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。

指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。

指令7：字符发生器RAM地址设置。

指令8：DDRAM地址设置。

指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。

指令10：写数据。

指令11：读数据。

与HD44780相兼容的芯片时序表如下：读状态输入RS=L，R/W=H，E=H 输出D0—D7=状态字输出无写指令输入RS=L，R/W=L，D0—D7=指令码，E=高脉冲读数据输入RS=H，R/W=H，E=H 输出D0—D7=数据输出无写数据输入RS=H，R/W=L，D0—D7=数据，E=高脉冲3．实验设备及材料电脑一台，QuartusII 实验平台，EDA实验箱、EDA开发板4．实验方法步骤及注意事项实验方法步骤1、先将工程HSDSP2812拷贝到D盘根目录下。

2、D:\HSDSP2812\example\fgpa\SOPC\helloworld 然后再进入QuartusII 环境，打开工程文件。

3、通过JTAG方式将FPGA配置文件下载到开发板中。

4、SOPC系统搭建好后，进入IDE开发环境，进行C代码开发5、将开发后的代码下载到Sopc 系统中，系统开始运行，即可在LCD 上看到显示的结果！注意事项1、工程文件名一定要为HSDSP2812，否则编译错误。

2、首先需要搭建SOPC系统，才可以进行C程序的开发和下载。

3、SOPC系统搭建好后，不能关闭开发板的电源，否则SOPC系统将消失，需从新搭建SOPC系统。

4、在C程序开发工程中，如果程序中输出语句要显示汉字，则1602不能显示。

原因是1602显示屏中没有自带汉字字库。

二．实验内容程序如下：#include"system.h"#include"alt_types.h"#include"altera_avalon_pio_regs.h"#include <stdio.h>#include <string.h>#define ESC 27#define ESC_TOP_LEFT "[1;0H"#define ESC_COL2_INDEX1 "[2;1H"int main (void){alt_u8 seg[8]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07}; volatile int j;FILE *lcd;FILE *fp;fp=fopen("/dev/uart","w");int i;lcd=fopen("/dev/lcd_0","w");fprintf(lcd,"%c%s This is hseda!",ESC,ESC_TOP_LEFT); fprintf(fp,"wellcome to hseda!\n");while(1){for(j=0;j<8;j++){fprintf(fp,"wellcome to hseda RS232!\n");fprintf(lcd,"%c%swelcome to nios!",ESC,ESC_COL2_INDEX1); IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LED_SD_BASE, seg[j]);i = 0;while (i<800000)i++;fprintf(lcd,"%c%!!",ESC,ESC_COL2_INDEX1); i = 0;while (i<800000)i++;}}fclose(lcd);fclose(fp);return 0;}SOPC 原理图VCCclkINPUT VCCrstINPUT VCCRXDINPUT sdram_addr[11..0]OUTPUT sdram_ba[1..0]OUTPUT sdram_cas OUTPUT sdram_cke OUTPUT sdram_csOUTPUT sdram_ras OUTPUT sdram_we OUTPUT flash_ce OUTPUT flash_oe OUTPUT flash_we OUTPUT sdram_clkOUTPUTTXDOUTPUTSEL0OUTPUT SEL1OUTPUT flash_addr[21..0]OUTPUT FLASH_RSTOUTPUTLCD_RS OUTPUTLCD_RW OUTPUT LCD_E OUTPUT SD[7..0]OUTPUT sdram_dqm[1..0]OUTPUT REAL1OUTPUT REAL2OUTPUTVCC flash_data[7..0]BIDIR VCC LCD_D[7..0]BIDIR VCC sdram_data[15..0]BIDIR clkin rst_nreset_n delay_rst_blockinst3VCC Cyclone IIinclk0 frequency: 50.000 MHzOperation Mode: Normal Clk RatioPh (dg)D C (%)c01/10.0050.00c21/10.0050.00inclk0c0c2altpll0inst1clk reset_nrxd_to_the_uartLCD_E_from_the_lcd_0 LCD_RS_from_the_lcd_0 LCD_RW_from_the_lcd_0out_port_from_the_led_sd[7..0]zs_addr_from_the_sdram[11..0] zs_ba_from_the_sdram[1..0] zs_cas_n_from_the_sdram zs_cke_from_the_sdram zs_cs_n_from_the_sdram zs_dqm_from_the_sdram[1..0] zs_ras_n_from_the_sdram zs_we_n_from_the_sdram address_to_the_cfi_flash[21..0] read_n_to_the_cfi_flash select_n_to_the_cfi_flash write_n_to_the_cfi_flashtxd_from_the_uartLCD_data_to_and_from_the_lcd_0[7..0]zs_dq_to_and_from_the_sdram[15..0]data_to_and_from_the_cfi_flash[7..0]lcd_flash_niosinst4GNDCAMMPAYHSDSP2812HEADERHUASHENG TECHNOLOGY DESIGNERZhangZhenYanNUMBER 1.00REVADATETue Oct 12 15:31:38 2010SHEET 1OF1第一步程序执行下载：第一步程序下载完成：SOPC中的ALTPLLSOPC BuilderAvalon-MM Tristate BridgeInterval TimerFlash Memory(CFI) SDRAM ControllerUART PIOC haracter LCD 最终程序下载：2．对实验现象、实验结果的分析及其结论实验运行结果如下：有实验现象可知，1602上显示，数码管上显示（00，11，22,33,44,55,66,77,88,99）。