FPGA笔记（八）-驱动12864
FPGA笔记（八）-驱动12864
最近俩天由于要求所致，必须马上要会使用FPGA驱动12864和驱动矩阵键盘，虽然之前用C51做过这类驱动，毕竟不一样，所以时间上也是很匆忙。通过各种网上找资料和实验，今天算是完成了LCD12864的驱动的学习。赶紧做个笔记巩固一下！
要驱动12864首先得它的datasheet，看明白主要的几个问题：
1、LCD的时钟频率所在范围。（FPGA一般都是20M、50M及以上晶振，太大导致LCD无法响应过来）下图为RT12864-s液晶的所需时钟频率
范围为470KHZ-590KHZ。（如果小了的话也没关系，只不过是显示的时候一个字一个字的显示出来，而不是人眼察觉不到地整篇出现）
2、整个的工作流程。（初始化->写数，从而可以用状态机来描述）
我记得在单片机里驱动液晶的话，是这样的
把写命令和写数据的指令的时序和RW、RS、EN设置好，方便后续调用
void write_data（int data）
{
。。。。
。。。。
}
void write_com(int com)
{
。。。。
}
//设置好初始化的指令
void initialLCD_12864()
{
write_com(0x80);
。。。。。等等一些列的初始化指令
}
FPGA驱动液晶显示，也差不多，一样是得先初始化后再进行写数字，只不过是用状态机来实现这一顺序的过程，啥也不用多说，看程序吧。
module Lcd12864(//针对型号为RT12864-S
input Sys_Clk,
input Rst,
output reg LCD_RS,
output LCD_RW,
output LCD_E,
output reg [7:0]LCD_Data
// output PSB//串并控制端口,H为并行，L为串行,直接接5v
// output LCD_Rst,//液晶的复位端口，低电平有效
//由于端口不够，暂时让其悬空
);
reg LCD_Clk;
reg[7:0] state;//状态机寄存器
reg [23:0] cnt;//计数器
reg flag;//显示完成标志
reg[5:0]char_cnt;
reg[7:0]data_disp;//一个字节是八位,一个英文字符是一个字节，中文是俩个字节
parameter T500KHZ=24'd49999;
// parameter T500KHZ=24'd24_999_999;//测试低频现象
// parameter T500KHZ=24'd24_9;//仿真专用
//首先先对系统频率分频，液晶所需频率不用这么高，但是是多少呢？由datasheet可得出该液晶的最大频率是590kHZ
//典型值为530KH,为了好算取个值500KHZ,50M/500KHZ=10HZ，计数5M/2变化一次方向
always@(posedge Sys_Clk or negedge Rst)
begin
if(!Rst)
begin
cnt<=24'd0;
LCD_Clk<=1'b0;
end
else if(cnt==T500KHZ)
begin
cnt<=24'd0;
LCD_Clk<=~LCD_Clk;
end
else
cnt<=cnt+1'b1;
end
//state machine description,8个状态 只要用把位二进制就可以全部表示
parameter IDLE=8'b00_000_000;//初始状态
parameter SETFUNCTION=8'b00_000_001;//功能设置，8-bit+基本指令集0x30
// parameter SETFUNCTION2=8'b00_000_010;//同上
parameter SWITCHMODE=8'b00_000_100;//设置显示开和光标闪烁关闭
parameter CLEAR=8'b00_001_000;//清屏操作
parameter SETMODE=8'b00_010_000;//点设置
parameter SETDDRAM=8'b00_100_000;//起始行设置
parameter WRITERAM=8'b01_000_000;//写设置
parameter STOP=8'b10_000_000;//LCD操作停止，释放其控制
initial
begin
cnt=24'd0;
state=IDLE;
flag=1'b1;
LCD_Clk=1'b10;
char_cnt=6'd0;
data_disp=8'd32;
end
//设置好RS、RW、E
always@(posedge LCD_Clk or negedge Rst)
begin
if(!Rst)
LCD_RS<=1'b0;
else if(state==WRITERAM)
LCD_RS<=1'b1;
else
LCD_RS<=1'b0;
end
//如果定义了LCD_Rst俩个端口的话，可做如下设置
//assign LCD_Rst=1'b1;
//assign PSB=1'b1;
assign LCD_RW=1'b0;//只是写操作，不需要读操作
assign LCD_E=(flag==1)?LCD_Clk:1'b0;//使能信号与液晶时钟同步
//descible the state machine
always@(posedge LCD_Clk or negedge Rst)
begin
if(!Rst)
begin
state<=IDLE;
LCD_Data<=8'bzz_zzz_zzz;
end
else
begin
case(state)
IDLE:
begin
state<=SETFUNCTION;
LCD_Data<=8'h30;
end
SETFUNCTION:
begin
state<=SWITCHMODE;
// state<=SETFUNCTION2;
LCD_Data<=8'h30;
end
// SETFUNCTION2:
// begin
// state<=SWITCHMODE;
// LCD_Data<=8'h30;
// end
SWITCHMODE:
begin
state<=CLEAR;
LCD_Data<=8'h0c;//显示设置，全显示开，光标和闪烁关
end
CLEAR:
begin
state<=SETMODE;
LCD_Data<=8'h01;//清屏、
end
SETMODE:
begin
state<=SETDDRAM;
LCD_Data<=8'h06;//点设置,光标右移，地址加一,整体不动
end
SETDDRAM://设置起始位置
begin
state<=WRITERAM;
if(char_cnt==6'd0)
LCD_Data<=8'h80;//line1
else
LCD_Data<=9'h90;//line2
end
WRITERAM:
begin
if(char_cnt<=6'd11)
begin
char_cnt<=char_cnt+1'b1;
LCD_Data<=data_disp;
if(char_cnt==6'd11)
state<=SETDDRAM;//第一行写完后从新返回设置地址
else
state<=WRITERAM;
end
else if(char_cnt>=6'd12&&char_cnt<=6'd25)
begin
if(char_cnt==6'd25)
begin
state<=STOP;
char_cnt=6'd0;
flag<=1'b0;
end
else
begin
LCD_Data<=data_disp;//不管到没到第25个都要继续写数
state<=WRITERAM;
char_cnt<=char_cnt+1'b1;
end
end
end
STOP: state<=STOP;
default: state<=IDLE;
endcase
end
end
always@(char_cnt)
begin
case(char_cnt)
6'd0:data_disp="G";
6'd1:data_disp="U";
6'd2:data_disp="X";
6'd3:data_disp="I";
6'd4:data_disp="A";
6'd5:data_disp="N";
6'd6:data_disp="Y";
6'd7:data_disp="I";
6'd8:data_disp="L";
6'd9:data_disp="C";
6'd10:data_disp="D";
6'd11:data_disp="!";
6'd12:data_disp="H";
6'd13:data_disp="E";
6'd14:data_disp="L";
6'd15:data_disp="L";
6'd16:data_disp="O";
6'd17:data_disp="E";
6'd18:data_disp="V";
6'd19:data_disp="E";
6'd20:data_disp="R";
6'd21:data_disp="Y";
6'd22:data_disp="O";
6'd23:data_disp="N";
6'd24:data_disp="E";
// default:data_disp=8'h32;
endcase
end
endmodule
我所使用的12864型号为RT12864-S，各个引脚功能如下
所以可以清楚的看到RS、RW、EN等引脚的使用方法
我从这个时序图看到了只有当RS=H，RW=L，在一个使能周期内完成数据的读取，也就是说使能信号是一个周期信号
对于程序中的assign LCD_E=(flag==1)?LCD_Clk:1'b0;//使能信号与液晶时钟同步。
程序中来看状态机大概就是这样一个流程（开始->设置8bit控制+基本指令集（0x30）->设置全显示开、光标关、闪烁关（0x0c）->清屏（0x01）->设置输入方式，数据读写后，光标右移，地址加一，整体画面不动（0x06）->设置写数的起始地址（0x80、0x90、0x88,0x98）->写数(对应ASCI来写字符)->结束），我就懒得去画图了，凑合看吧，饿死我了！
最后再想，既然初始化都是顺序执行，为什么还要状态机，在一个begin-end内不就完成了初始化吗？（如果你这么想，那么请看上述时序图，不管是写数还是写命令都是在一个使能周期内完成的，而这个周期是有时间限制的，而不是俩句程序语句之间的时间周期）
看一下仿真图就更加清晰明了了。任何操作都是一步一步来的，一个使能周期内只能写一次数据或命令
对应这看这些二进制数（三个使能周期的00110000（0x30）(分别是initial+SETFUNCTION+SETFUNCTION2)，而后是00001100（0x0c）依次一下。。。。），时序上面完全符合。
其实我很想知道为什么要俩个SETFUNCTION状态，只不过是多了一个周期的0x30指令而已，于是我把SETFUNCTION2这个状态去掉了，看看情况，结果液晶一样能正常显示出数！如网上所写的程序，说第二个SETFUNCTION2给的数（0x30）是清屏操作，很明显看datasheet里的基本指令集所写更本不是什么清屏指令，只是指明8-bit控制和指令集是基本指令集
一样是可以的，所以学习不是拿来主义，多问一句为什么，可以让我学到更多的东西，更希望把它变为自己的东西。而不是下次还得抄袭。