基于FPGA，Verilog语言的LCD1602时钟和汉字显示方法

 

 

                                                                                          摘要

lcd1602应该算是一个难点，不管是对于单片机的学习还是FPGA的学习。因为里面涉及到时序分析，地址度写，数据读写，指令读写，建立时间和保持时间，还有操作流程会变的复杂，这些都给刚学习的人一些困惑或是难以理解。在我的博文中，一直贯彻的理念是，希望能够起到抛砖引玉的作用，尽量将思考的过程描述清楚，而不是简单的写出相关知识和代码。

                                                  干货

关于lcd1602的文档有很多。市面上绝大部分都是基于HD44780，所以这里的控制显示等都是一样的。HD44780内置了DDRAM、CGROM、CGRAM.其中要让lcd显示就需要将DDRAM的相应地址写入数据。

上图可知DDRAM一共有40个地址，但是对应于1602显示，只能有32个地址有效。这是因为1602可以显示上下两行，每一行显示16符号，一共显示32个符号，每个显示对应于DDRAM一个地址。例如，我需要在1602的第一行最左边显示一个字母A。首先找到第一行最左边对应DDRAM的地址是什么，查看上图可知是：00H，然后大写字母A对应于ASCII中为41H，此时我们只需要给DDRAM的00H地址写个数据41H即可显示了。

问题1：为何写个41H，就可以显示为"A"呢？

  对于这个问题，就需要理解CGROM和CGRAM的作用。在芯片HD44780中内置了192个常用字符的字模，存于CGROM（character generate ROM）中，还有8个允许用户自定义字符（也就是可以显示八个中文字）的RAM，也就是CGRAM。具体描述为下图

可以从上图分析A在字模中代码：高4位为0100，低4位为0001.所以组成8位就变成了41H，这就说明了为何写入41H就可以显示“A”。

上图红框里面表示为CGRAM，字模代码为：00H-0FH；ASCII的字模代码为：20H-7FH；日文和希腊字符的字模代码为：A0H-FFH；10H-1FH和80H-9FH没有使用。

问题2：如何任意显示一个字母，数字？

      这个问题是接着上面一个问题而言，具体就是：在1602中我要在某一行某个位置显示我想要的数字或是字母，我应该对应DDRAM地址写个什么样的八位数据？例如，我想显示“1”，那不是就写个01H呢？此时就需要一个思维转换，我们要显示的“1”不再是一个数据，而是需要转换为一个图案，可以看到上图有1的图案，该图案对应了31H，所以需要显示一个“1”，我们就需要给1602的数据总线（DB7--DB0）输入31H。以此类推，例如我们需要输入kb129 is a good man，于是就需要给1602顺序输入：6BH，62H，31H，32H，39H ，20H（空格），69H，73H，20H，61H，20H，67H，6FH，6FH，64H，20H，6DH，61H，6EH。

问题4：如何显示汉字？

问题2中解决了显示任意一个字母和数字，但是汉字在图中找不到汉字，怎么办？这时候需要使用CGRAM了，先用字模软件，将对应汉字的变为二进制数。

例如我想要显示一个“电”字，由于1602中显示的图案为5*7或是5*10,所以在8*8中左边三列不能使用。得到8列八位数据：04, 1F, 15，1F, 15，1F, 04，07.

然后就需要将这8个8bit数据写入CGRAM中，写CGRAM需要使用指令：

可以设置地址指针自加一模式，所以如果我们想把“电”这个字方在第1个CGRAM中，也就是对应DDRAM中的00H，就需要将地址写为DB7--DB0：0100_0000.然后将数据04, 1F, 15，1F, 15，1F, 04，07依次写进CGRAM中。这样在CGROM字符的字模中00H就代表了“电”。

最后就是显示，也就是如果需要将“电”显示在1602中，就讲地址指针指向DDRAM，然后写数据为00H。

重点.

上面已经了解到要让1602显示就需要将特地的地址输入特地的值，如果你刚接触1602，此时一定特别想了解怎么将上面的思路转换为verilog代码。但是一定需要注意时序问题，1602的读写时序为：

 这里特别注意了setup和 hold time，但是实际使用中由于1602显示不需要很高的时序，所以我们只需降低1602工作的时钟就可以很容易满足1602的时序要求。

最后效果图

分频器是将50MHZ分频为500HZ做LCD1602指令时钟。

 

程序资源链接：https://download.csdn.net/download/weixin_42168194/11183496