基于NiosII的LCD控制设计

基于NiosII的LCD控制设计

学生：

指导教师：

（三峡大学计算机与信息学院）

1课题来源：

LCD在便携式嵌入式产品屮得到了愈来愈广泛的应用，NiosII处理器是一个基于FPGA的16/32位的软核RISC处理器，其性能是可以根据应用来进行裁剪的，用户可以自己定制系统。木课题基于NiosII嵌入式处理器实现LCD的有效控制，显示包括字符显示，汉字显示以及图形显示。

2研究的目的和意义：
随着科学技术的发展和人民生活水平的提高。液晶显示器（LCD）以其具有功耗低、体积小、重最轻、超薄等许多其他显示器无法比拟的优点，近几年来被广泛用于智能仪器、仪表和低功耗电子产品屮。本文介绍一种基于NIOSII的LCD的控制方法。利用SoPC技术，在NIOSII系统屮添加相应的I/O端口实现对液晶显示器的控制。有效地实现LCD的显示，对于嵌入式系统其他模块的开发具有借鉴意义。

3国内外的研究现状和发展趋势

随着微电子技术的发展和半导造工艺的提高，工业生产、家用电器屮的监测控制、信号处理等集成电路设计已经进入了片丄系统（SystemOn Chip）时代。

在传统的集成电路设计屮，需要考虑大量的外围电路，血且由于PCB板屮的IC芯片之间的连线延时，以及木身的体积和重量等因索的，整机系统的性能受到了很大的制约。FPGA可以把整个数字系统集成在一个芯片丄，功能密度高、体积小、

功耗低、可靠性高，因此获得了广泛的应用。而且同ASIC相比，FPGA成本低廉，设计灵活，成为了集成电路设计的发展趋势。

但对于复杂的系统，比如有很多种状态机，或者有很多外设的系统，纯粹用基于硬件的FPGA来实现还是比较困难的，因此通常是把一?个微处理器嵌入到FPG八芯片屮，用来控制各种状态的切换、协调各个外设Z间的同步以及实现对任务的调度。

Nios是Altera公司推出的嵌入在其FPGA内部的软核处理器，它的可配置程度很高，可以将外部存储器液晶显示屏，以太网控制器，CDR驱动器，USB接口甚至红外适配器等外部设备连接在一起，协调它们之间的多机协同和数据共亨，必要的吋候还可以在Nios核屮加入实时操作系统,来实现对多任务的调度。而且Nios价格便宜，设计灵活，因此正在获得越来越广泛的使用，IT前已经在蓝牙一以太网接入，远程信号采集等方面得到了应用。

NIOSII是Altew公司在NTOS的基础上，于2004年发布的嵌入式软核处理器。所谓软核，是指用HDL文本形式提交给用户，他经过RTL级设计优化和功能验证，

但其屮不含任何具体的物理信息。NTOSII是采用流水线技术和哈佛结构的通用RTSC
（RefinedInstruction Set Computer,精简指令集计算机）。一个NIOS11 处理器系统由NTOSIICPU和一系列的外设组成。NTOSII系统包括NTOSIICPU、片内外设、片内存储器和片外外设，其接口都在Altera公司的芯片上实现。相当于在单片机实现1台计算机或1个微控制器。所有的NTOSII处理器系统使用统一的指令集和编程方式。

在设计SoC吋，常把ARM作为破核植入到FPGA屮。硬核具有成本低、速度快等优点。但是将TP硬核直接植入FPGA的解决力案存在以下不足：由于硬核是预先植入的，设计者无法相据实际需要改变处理器的结构；无法根据实际设计需要在同一FPGA屮集成多个处理器；无法根据需要裁减处理器硬件资源以降低FPG八成本等。

在许多需要交互的场合，LCD液晶屏由于具有体积小、重量轻，功耗低等等优点,得到了广泛的应用。LCD液晶显示在嵌入式系统屮更是日益广泛，特别在工业控制和消费电子领域。随着半导体技术以及计算机软硬件技术的飞速发展，对于LCD的显示控制技术也呈现出越來越多的方式。介绍了一种基于NiosII软核处理器实现对LCD控制的新方法。

4研究的主要内容：

在设计中利用的Altera的SOPCBuilder定制NioslT软核处理器及其与显示功能相关的”软”破件模块来协同实现显示控制的软破件设计。Nios11软核嵌入式处理器是Altera公司提供的S0PC解决方案。NiosTT是采用流水线技术和哈佛结构的通用RISC（RefinedInstruction SetComputer,精简指令集计算机）处理器，血且可配置，它结合丰富的外设、专用指令和硬件加速单元可以低成本地提供极度灵活和功能强大的S0PC系统，开发者根据实际需要将LCD驱动与NiosII和结合，可以得到一个扩展性强、通用的TP核，从而能够解决不同型号液晶屏之间的驱动差异问题。

LCD接口控制器是LCD显示系统的重要组成部分，其主要功能是接收來自显示控

制芯片的控制指令及显示数据，将其发送给LCD,同吋读取LCD寄存器屮的相关信息,

并将其发送给显示控制芯片，以此完成对LCD的显示控制。

度
及
要
求

对Altera公司的新一代嵌入式处理器Niosll进行研究，利用SOPC技术实现了基于Niosll嵌入式处理器的LCD显示系统控制。计划至5月20号完成整个的设计以及论文的书写。

7现有条件及必须采取的措施：

在指导老师的帮助下，充分利用电气信息楼四楼的手机实验室以及开发板资源,尽全力做出最好的毕业设计

8协助单位：

计算机与信息学院手机实验室，计算机与信息学院通信工程系

参考文献

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