基于CPLD的LED点阵控制单元

1、LogoLogo基于基于CPLD的汉字的汉字LED点阵控制单元点阵控制单元报告人：汪睿报告人：汪睿 项目概述报告内容报告内容1 CPLD整体方案2 各模块功能介绍3 综合仿真 4 上电测试5项目概述项目概述 本项目要实现的主要功能是：首先，单片机通过SPI总线从字模芯片中取出汉字的编码，然后通过IIC总线将汉字编码送到CPLD芯片，CPLD通过IIC模块接收编码，然后通过解码模块进行解码，解码后的数据存储到CPLD内部RAM中，最后由显示控制模块将RAM中的数据送到LED点阵上显示。 我主要负责的是CPLD芯片的设计，包括模块划分、RTL代码编写（约700行）、综合布线、布局布线后仿真以及上电

2、调试。单片机字模芯片CPLD16*64LED点阵其它设备项目概述项目概述CPLD引脚分配图CPLD与LED点阵行、列信号联接电路整体功能整体功能 CPLD采用的是Lattice公司的LCMXO2-1200-4TG100C型，包含1280个LUT，64个宏单元，7个9Kbit的EBR以及内部时钟单元OSCI，封装方式TQFP100。 CPLD的主要功能模块有IIC通讯模块、数据解码模块、RAM以及显示控制模块，采用的内部时钟（2.08MHz）。首先，IIC通讯模块接收IIC总线上的数据，并将数据送到数据解码模块。数据解码模块对数据进行解码操作，并在LOAD信号的下降沿将解码后的数据送到RAM储存

3、起来。显示模块将RAM中的数据送到LED的行和列进行显示，显示方式采用逐行扫描（1/16）。IIC通讯模块数据解码模块SDASCLRAM显示控制模块行信号列信号CPLD整体功能框图地址管脚LOADRSTOSCICLKIIC通讯模块通讯模块 IIC通讯模块负责接收单片机送过来的汉字编码。首先，在等待状态判断IIC总线上的START信号（SCL为高，SDA出现下降沿）。检测到START后，开始接收8bit的地址数据，将接收到的地址与地址管脚对比，如果地址正确则反馈一个应答ACK，否则返回等待。然后开始持续接收数据，每接收一个字节Byte，反馈一个应答ACK，并将接收到的Byte送到解码模块。这个过

4、程一直持续到IIC总线出现STOP（SCL为高，SDA出现下降沿），则停止接收数据并返回到等待状态。整个过程通过状态机来实现。START地址匹配等待YesNoACK数据接收（Byte）送入解码应答STOPNoYes数据解码模块数据解码模块012.7byte1byte2.byte15byte16byte17byte18.byte31一个汉字显示在16*16点阵上。IIC总线按照右图顺序传送显示信息，第一个字节是第一列的0到7行，第二个字节是第二列的0到7行，.，第三十二个字节是第十五列的8到15行。所以要实现行扫描显示，必须对接收到的数据进行重构，类似于解码操作。 IIC通讯模块送过来的字节数据

5、首先按顺序存入寄存器A中，当寄存器A存满16个字节时，立刻将寄存器A中数据复制到寄存器B，然后寄存器A继续按顺序接收后面的数据。 寄存器B收到寄存器A复制的数据后，开始将每个字节的第一个bit存入Block1的地址0，将每个字节的第二个bit存入Block1的地址1，直到将寄存器B中数据全部写入Block1中。然后第二次寄存器A复制到寄存器B的数据写入到Block2中。依次下去. Block1是RAM0中地址0到15部分，Block2是RAM0中地址16到31部分，.，Block8是RAM3中地址16到31部分。RAM0到RAM3分别对应4个汉字的显示信息。数据解码模块数据解码模块012345

6、67Byte1Byte2Byte3IIC寄存器A.Byte1501234567Byte1Byte2Byte3.Byte15寄存器BBlock1Block3Block2Block4Block5Block6Block7Block8模块构成：寄存器A、寄存器B、4个16*16RAMRAM0RAM1RAM2RAM3Block10 1 2 3 4 5 6 7. 15A0A1.A7数据解码模块数据解码模块Block1Block3Block2Block4Block5Block6Block7Block8RAM0RAM1RAM2RAM30 1 2 3 . 63A0A1.A1516*64RAMLOAD 当LOAD

7、信号下降沿到来后，将RAM0到RAM3中的数据依次合并，然后写入RAM的对应地址中。例如，RAM0中地址0的数据+RAM1中地址0的数据+RAM2中地址0的数据+RAM3中地址0的数据=写入RAM地址0的数据。直到数据全部写入RAM。显示控制模块显示控制模块0 1 2 3 . 63A0A1.A1516*64RAM16*64LED点阵L0L1.L15 采用逐行扫描的方式进行显示。首先选中地址A0，然后读取RAM中地址A0的值，同时选通点阵的L0行，然后地址A0的值送到LED的列管脚，等待一段时间。选中地址A1，读取A1的值，选通L1行，将值送到LED列管脚，等待一段时间。依次循环往复，实现逐行扫描。综合仿真综合仿真 使用Synplify进行代码综合，然后编写激励文件testbench，使用ActiveHDL进行综合后仿真，仿真结果和预期一致。 使用Lattice的Diamond软件进行布