如何在Nios II使用16x2字元液晶顯示器? (IC Design) (DE2) (Nios II)

Abstract
在DE2上的七段顯示器，只能顯示數字，若想顯示英文字，就只能靠16x2字元液晶顯示器，本文討論如何在Nios II用軟體C語言控制。

Introduction
使用環境：Quartus II 7.2 SP1 + Nios II EDS 7.1 SP1 + DE2(Cyclone II EP2C35F627C6)

在(原創) 如何在Nios II顯示8位數的七段顯示器? (IC Design) (DE2) (Nios II)，我們討論了在Nios II使用軟體C語言去控制8位數的七段顯示器。但是七段顯示器只能顯示數字，若想顯示英文時，就得派16x2字元液晶顯示器上場了。

慶幸的是，Altera已經為DE2的16x2字元液晶顯示器寫好了controller，而且還支援ANSI C的printf()，非常方便。

Nios II的Reference Design放在DE2 CD中的\DE2_demonstrations\SOPC_Builder\Reference_Design\下，(或從http://www.terasic.com/downloads/cd-rom/de2/ 下載)，若你想自己從頭到尾自己由SOPC Builder建立，請參閱(原創) 如何自己用SOPC Builder建立一個能在DE2上跑μC/OS-II的Nios II系統? (IC Design) (DE2) (Quartus II) (Nios II) (SOPC Builder) (μC/OS-II)，以下只介紹如何加上Character LCD controller與在Nios II EDS該如何使用。

Step 1：
在SOPC Builder加上Character LCD controller
將Altera SOPC Builder -> Peripherals -> Display -> Character LCD加入，不需做任何設定，接受預設值即可。

之後重新generate SOPC system，Quartus II重新compile，最後用programmer燒進DE2。

Step 2：
設定Nios II的stdout為lcd_16207_0
在Nios II EDS利用Hello World template建立project，選擇hello_world_0，按右鍵選擇System Library Properties，將stdout改為lcd_16207_0，之後就可以看到Hello World顯示在16x2字元液晶顯示器上。

C語言 / hello_world.c

1  #include  < stdio.h >
2 
3  int  main() {
4    printf( " Hello from Nios II!\n " );
5 
6     return   0 ;
7  }

或許你會發現，還有lcd_16207_0可以選，因為reference design本身已經內含了一個Character LCD。

Remark
若你對16x2字元液晶顯示器的驅動程式感興趣，請參考C:\altera\72\ip\sopc_builder_ip\altera_avalon_lcd_16207\這個目錄，所有source code都在上面。

或許你會疑問為什麼在SOPC Builder下看到兩個LCD Character controller?因為我沒注意原來DE2 reference design已經內含了一個LCD Character，若你主要是用在Nios II嵌入式軟體，則硬體使用reference design即可，不必再另外加LCD Character。本文主要是示範如何在SOPC Builder加入LCD Character controller，為了簡化起見，使用了DE2 reference design，尤其若你本身有自己的硬體，如DE2_CCD，日後想自己加上Nios II軟體時，就不能再用reference design了，必須手動建立Nios II系統。

完整程式碼下載
DE2_NIOS_CharLCD.7z

Conclusion
由於16x2字元液晶顯示器直接支援ANSI C的printf()，所以根本不用去研究該用什麼API來控制硬體，非常方便，當你有需要在DE2用軟體輸出英文字時，可以考慮使用這個簡單的方式。

See Also
(原創) 如何在Nios II顯示8位數的七段顯示器? (IC Design) (DE2) (Nios II)
(原創) 如何顯示8位數的七段顯示器? (IC Design) (Verilog) (DE2)

Reference
徐光輝、程東旭、黃如 等著，基於FPGA嵌入式開發與應用 p.328，電子工業出版社