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使用EDA设计LED汉字滚动显示器

2017年08月10日 14:00 次阅读

采用传统方法设计的汉字滚动显示器,通常需要使用单片机、存储器和制约逻辑电路来进行PCB(印制电路板)板级的系统集成。尽管这种方案有单片机软件的支持较为灵活,但是由于受硬件资源的限制,未来对设计的变更和升级,总是难以避免要付出较多研发经费和较长投放市场周期的代价。

随着电子设计自动化(EDA)技术的进展,基于可编程ASIC器件的数字电子系统设计的完整方案越来越受到人们的重视,并且以EDA技术为核心、的能在可编程ASIC器件上进行系统芯片集成的新设计方法,也正在快速地取代基于PCB板的传统设计方式。

如何使用EDA工具设计电子系统是人们普遍关心的问题。在EDA工具软件MAX+PLUSⅡ的支持下,本设计通过了编译、适配和软件仿真验证。最后用载入真实实验系统的硬件实验证明了它的正确性。

为了简化讨论,本文只研究在单个8&TImes;8 LED 发光二极管点阵上滚动显示多汉字信息的问题。

图1给出的就是一个使用美国ALTERA公司10K系列FPGA设计的可支持滚动显示多汉字信息的通用硬件电路。

在图中,标准JTAG接口与PC机并口相连,用于下载设计数据至FPGA中;LED点阵的data线由FPGA的I/O线串300Ω限流电阻后驱动,而sw线直接由FPGA的I/O线驱动。LED点阵采用扫描式工作方式,控制sw线的循环扫描信号为低电平有效,显示数据data为高电平有效。

由于ALTERA的10K10LC84-4芯片内部有足够的RAM资源,所以本设计没有采用外部RAM。

另外,图中的配置EPROM为可选件,只有当要求汉字滚动显示器脱机运行时才需要采用。

为在8&TImes;8 LED 发光二极管点阵上显示汉字,首先要把汉字表示成为如图2所示的8&TImes;8像素点图。

在图2中,data0~data7分别为按列抽取依序排列的汉字像素信息,均具有8位字长。

然后,依次对多汉字抽取像素信息,并按序排队存放于ROM之中,便可得到一个待显示数据序列。进一步通过寻址的方法来控制该数据序列的释放过程,就可实现在8&TImes;8 LED 发光二极管点阵上滚动显示多汉字信息的目的。图3给出的就是实现滚动显示多汉字信息的原理示意图。

由图3可知,某一时刻能在显示数据序列中定位待显示数据的地址指针可用下式计算:

addr=n+m (1)

显然,n的取值范围应为0~N,并由它控制汉字显示的滚动速度;m的取值范围应为0~7,并由它决定LED点阵的列开关sw的扫描速度。因此,控制n扫遍全部待显示数据的时间,可调节汉字信息的滚动速度;改变m的重复扫描周期,可改善在LED点阵上显示完整汉字信息的稳定性。

另外还需指出,由于式(1)的运算要靠硬件实现,故地址指针addr的模应取为N,而且为实现全部汉字信息滚过LED点阵,必须在数据N前补充8个空数据字节。

根据图3给出的显示原理,我们可以构造出它所对应的硬件实现结构如图4所示。

根据图4示出的原理,我们设计了描述FPGA内核硬件功能的VHDL语言程序。本设计使用了ALTERA公司的MAX+PLUSⅡ PLD研发工具中的参数化模型库,并采取了结构化的描述方式。

下面就是我们设计的VHDL程序:

在VHDL设计中,ROM单元的初始化数据要由显示数据文件data.hex提供,而且该文件的数据存放要符合Intel HEX格式。由于从汉字直接抽取的显示数据为二进制代码,故不能直接用于生成data.hex文件,因此需要借助其它EDA工具来帮助加工data.hex文件。下面就给出加工显示数据文件data.hex的具体步骤:

1、 对多汉字抽取像素信息,形成按序排列的待显示数据序列;

2、使用河洛公司的万用编程器ALL03或ALL07的应用软件,将待显示数据加工成为BIN格式的二进制数据文件data.bin;

3、使用万利公司的单片机仿真器软件,将二进制数据文件data.bin转换成为Intel HEX格式的显示数据文件data.hex。

当然,我们也可以使用单片机仿真器的应用软件来直接加工显示数据文件data.hex,但是这需要对具有二进制代码的显示数据进行软件编程,因此不如上述方法简洁。

为了验证设计的正确性,我们使用EDA工具软件MAX+PLUSⅡ中的模拟仿真器,对通过编译的汉字滚动显示器的VHDL设计进行了模拟仿真验证, 实验证明汉字滚动和显示扫描情况均正常,也就是说FPGA的内核硬件工作良好,可以正确地实现设计功能。

此外,汉字滚动显示器的VHDL软核设计也被载入了根据图1建造的真实硬件系统之中。对硬件系统的实验验证也获得了与软件模拟仿真结论相吻合的结果。

因此,我们可以得出下列结论:

1、 EDA技术不仅能降低数字电子系统设计的复杂性和难度,而且也能显著地增强设计的灵活性;

2、多种EDA工具的联合应用,有助于提高设计效率和缩短设计周期;

3、 利用EDA工具获取的软件模拟仿真结果具有同传统硬件实验数据一样的重要性和可信度。

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近两年,众多LED出口产品因质量问题深陷“召回”泥潭,也成为LED出口企业的一大痛点。尽管,目前LE...

发表于 2018-03-30 11:08 317次阅读
LED灯具频繁被召回  LED产业亟待解决质量问...

用于24V监控装置的智能照明应用方案

【方案介绍】 本方案用于24V监控装置的配屏上,增设20W的LED照明模块。 相比传统的方案,不仅能...

发表于 2018-03-30 09:36 3209次阅读
用于24V监控装置的智能照明应用方案

教你用手机快门测试频闪 LED频闪危害不小一定要...

2017年的3.15晚会上,央视播出的一项测试让全国人民知道了“LED频闪”这个词。现代家庭使用LE...

发表于 2018-03-30 09:31 261次阅读
教你用手机快门测试频闪 LED频闪危害不小一定要...

艾比森LED显示屏,强悍品质扎根世界各地的中国制...

没有买过LED显示屏的用户注意了,LED显示屏不像电视机行业那样仅仅是厂家品牌不同。LED屏行业还存...

发表于 2018-03-29 21:58 159次阅读
艾比森LED显示屏,强悍品质扎根世界各地的中国制...

怎么识别led灯驱动器的好坏_坏了有什么症状_如...

LED驱动器(LED Driver),是指驱动LED发光或LED模块组件正常工作的电源调整电子器件。...

发表于 2018-03-29 14:20 879次阅读
怎么识别led灯驱动器的好坏_坏了有什么症状_如...

收购!半导体设备商出货金额呈大涨趋势

KLA-Tencor是全球领先的半导体设备厂商,这次收购不经让行业人士开始关注起半导体设备领域目前的...

发表于 2018-03-29 13:56 292次阅读
收购!半导体设备商出货金额呈大涨趋势

松下和飞利浦led对比分析

飞利浦,1891年成立于荷兰,主要生产照明、家庭电器、医疗系统方面的产品。飞利浦公司,2007年全球...

发表于 2018-03-29 11:20 1588次阅读
松下和飞利浦led对比分析

常用led数码管驱动电路图大全(TM1650/C...

本文主要介绍了常用led数码管驱动电路图大全(TM1650/CD4511/MC33993)。CD45...

发表于 2018-03-29 09:53 353次阅读
常用led数码管驱动电路图大全(TM1650/C...

一文读懂LED供电的四种常用拓扑方案

有很多拓扑都可用于为 LED 供电。您或许已经知道,在开始选择之前首先要明确设计要求,否则,您最后得...

发表于 2018-03-29 09:12 3088次阅读
一文读懂LED供电的四种常用拓扑方案

8050控制LED点亮问题

发表于 2018-03-29 08:57 375次阅读
8050控制LED点亮问题

想要LED显示屏更高清不难,把握好这四个因素就可...

LED显示屏自其诞生就收到广泛关注,随着近年来安装技术的不断进步,已被各个行业领域所认可应用。led...

发表于 2018-03-28 17:10 562次阅读
想要LED显示屏更高清不难,把握好这四个因素就可...

地球上最酷的音箱Making Weather 让...

普通的音箱大多都是方方正正的,一点都没有个性,今天给大家介绍一个我们能找到的,大概也是地球上最酷的音...

发表于 2018-03-28 16:26 167次阅读
地球上最酷的音箱Making Weather 让...

提供实时语言翻译功能的无线耳机 出国旅游不用愁了

不知道选择什么样的无线 耳机 ?或许 Mymanu Clik 会成为你的候选之一。这款全新的无线耳机...

发表于 2018-03-28 15:50 194次阅读
提供实时语言翻译功能的无线耳机 出国旅游不用愁了

苹果专利家族新成员Micro LED优于同类业者...

继三星电子(Samsung Electronics)于2018年消费性电子展(CES 2018)展出...

发表于 2018-03-28 11:53 291次阅读
苹果专利家族新成员Micro LED优于同类业者...

LED帮助诊断治疗癌症,韩国这项技术有望造福人类

日前,韩国电子技术研究所(KERI)表示,韩国科学家已开发出一种微创技术,这种技术以肿瘤细胞为靶向,...

发表于 2018-03-26 15:33 360次阅读
LED帮助诊断治疗癌症,韩国这项技术有望造福人类

为什么说汽车制造商一直都很看重设计简洁性

我已有将近 30 年的驾龄,在这期间共拥有过八款不同的汽车,车型年份是:78、86、89、92、20...

发表于 2018-03-26 08:55 987次阅读
为什么说汽车制造商一直都很看重设计简洁性

diy物联网之实现敲击桌子控制led灯带

导读 利用物联网控制器、超声波传感器及51单片机实现网络实时监测距离。 01准备材料 物联网控制器、...

发表于 2018-03-23 18:04 147次阅读
diy物联网之实现敲击桌子控制led灯带

数字IC设计流程及工具介绍

IC就是半导体元件产品的统称,IC按功能可分为:数字IC、模拟IC、微波IC及其他IC。数字IC就是...

发表于 2018-03-23 16:56 314次阅读
数字IC设计流程及工具介绍

Micro LED在业内被认为是终极LED

事实上,今年CES展会上,三星推出了全球首款Micro LED电视“The Wall”,这是一款14...

发表于 2018-03-23 16:31 476次阅读
Micro LED在业内被认为是终极LED

LED显示屏如何应对潮湿环境

LED模组存放时间若超过1个月,使用前对模组进行6小时的亮度逐步递增老化:全亮亮度设置为10%/1小...

发表于 2018-03-23 16:27 584次阅读
LED显示屏如何应对潮湿环境

TI最酷炫的汽车照明LED驱动器都在这

今天的汽车RCL设计变得更加复杂,需要不同的动画和优雅的造型,而系统安全仍然非常重要。

发表于 2018-03-23 16:19 455次阅读
TI最酷炫的汽车照明LED驱动器都在这

关于无线给led灯供电的问题

发表于 2018-03-23 12:20 289次阅读
关于无线给led灯供电的问题

中颖单片机关于TM1629B的LED驱动编程,烧录成功,但是LED没有点亮,板没有问题,下附有程序代码

发表于 2018-03-22 18:19 523次阅读
中颖单片机关于TM1629B的LED驱动编程,烧录成功,但是LED没有点亮,板没有问题,下附有程序代码

问一下LED先并后串和先串后并的区别

发表于 2018-03-22 09:15 245次阅读
问一下LED先并后串和先串后并的区别

LED断电后会闪几下才熄灭,但是降低LED串数后不会出现这种情况,请问这是怎么回事,该如何解决?

发表于 2018-03-21 10:39 482次阅读
LED断电后会闪几下才熄灭,但是降低LED串数后不会出现这种情况,请问这是怎么回事,该如何解决?

LED灯的0-10V可调灭光电路

发表于 2018-03-20 11:05 330次阅读
LED灯的0-10V可调灭光电路

请问有没有人用FPGA芯片驱动LED显示屏啊,求资料代码

发表于 2018-03-20 08:45 185次阅读
请问有没有人用FPGA芯片驱动LED显示屏啊,求资料代码

想自己做一个51单片机的LED显示屏,求大神指教

发表于 2018-03-19 16:58 291次阅读
想自己做一个51单片机的LED显示屏,求大神指教

SM2091E这款IC能否做到全电压输入,需要进行电解吗?如果应用在LED高压灯带中,是否会有不良现象

发表于 2018-03-19 13:51 250次阅读
SM2091E这款IC能否做到全电压输入,需要进行电解吗?如果应用在LED高压灯带中,是否会有不良现象