基于FPGA的16×16点阵汉字显示设计.docVIP

EDA课程设计 题 目： 16*16点阵显示器的设计 班 级： 08电子信息工程（应电方向） 院 系： 应用技术学院 姓 名： 学号： 实验地点： 应用技术学院 综合实验室 指导老师： 王悦善 职称： 讲师 成 绩： ( 2011年6月2日 ) 目录 1. 前言 2 1.1 本设计的研究背景和研究目的 2 1.2 LED点阵显示特点 2 1.3 FPGA设计的特点 2 2 系统设计 3 2.1.1设计任务与要求 3 2.1.2 设计要求 3 2.2 设计原理 3 2.3扫描控制模块 3 2.4方案选择 3 2.4.1 方案一： 3 2.4.2方案二 汉字的存储 4 2.5实现 4 2.5.1列循环扫描 4 2.5.2字符样式设计 5 3. 系统调试与仿真 8 3.1开发环境介绍 8 3.2调试与仿真 8 3.2.1 创建工程 8 3.2.2 编译前设置 8 3.2.3 全程编译 10 3.2.4功能仿真 10 4 结束语 12 5 参考文献 12 6 附录：程序 13 1. 前言 1.1 本设计的研究背景和研究目的 随着我国经济的高速发展,对公共场合发布信息的需求日益增长，利用LED点阵滚动显示汉字的出现正好适应了这一市场需求，已经成为信息传播的一种重要手段。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FPGA器件进行系统芯片集成的新设计方法，也正在快速地到代基于PCB板的传统设计方式。因此，本设计的研究是很有必要的，之所以基于FPGA设计是因为现场可编程门阵列（FPGA)设计周期小，灵活度高，适合用于小批量系统，提高系统的可靠性和集成度。并且采用编写灵活的VHDL语言编写主程序。 1.2 LED点阵显示特点 （1)可以显示各种数字、文字、图表、曲线、图形； （2)采用纯红、高绿作双基色发光器件，发光亮度高，色彩鲜艳、丰富； （3)显示效果清晰、稳定、功耗低、寿命长； （4)优质铝合金结构，磨沙、银镜或钛金不锈钢包边。尺寸和规格可根据需要灵活组合； （5)支持各种计算机网络，编辑软件丰富、易用； （6)适用于室内、外所有信息发布及广告宣传场所。如：银行、证券交易所、商场、市场、宾馆、洒楼、电信、邮政、医院、车站、机场等。 1.3 FPGA设计的特点 FPGA 通常被认为是ASIC 实现的一种替代手段. 一般ASIC 包括三种, 既全定制、半定制(含标准单元和门阵列) 以及可编程器件对于前两种, 需要支付不可重复使用的工程费用NRE (Non recurring Engineering) , 主要用于芯片的流片、中测、分析的工程开销, 一次费用一般在1 万至数万美元以上如果一次不成功、返工、甚至多次返工,NRE 费用将要上升成本高、风险大, 而通常对每个ASIC 品种的需求量往往不大,NRE 费用分摊到每个产品上价太高, 用户无法接受而对于可编程器件PLD (Programmable Logic Device) 正是可以解决上述问题的新型ASIC, PLD 以其操作灵活、使用方便、开发迅速、投资风险小等突出优点, 特别适合于产品开发初期、科研样品研制或小批量的产品. FPGA 是一种新型的PLD, 其除了具有PLD 的优点外, 其规模比一般的PLD 的规模大目前,Xilinx 推出的XC4025 可以达到25000 门的规模,Altera 公司的FLEX10K100 系列芯片可达到十万门的规模,完全可以满足用户的一般设计需要 ??? FPGA 的主要特点是: 寄存器数目多, 采用查找表计数,适合时序逻辑设计 但是互连复杂, 由于互连采用开关矩阵,因而使得延时估计往往不十分准确FPGA 也有其自身的局限性, 其一就是器件规模的限制,其二就是单元延迟比较大 所以, 在设计者选定某一FPGA器件后, 要求设计者对器件的结构、性能作深入的了解, 在体系结构设计时, 就必须考虑到器件本身的结构及性能, 尽可能使设计的结构满足器件本身的要求. 这样就增加了设计的难度 ??? 离开对FPGA 结构的详细了解, 设计人员就不可能优化设计因而设计人员必须了解FPGA 器件的特性和限制, 熟悉FPGA 的结构在了解FPGA 结构特点的基础上, 就可以利用VHDL 语言描写出高效的电路描述实现性能优化的