使用FPGA設(shè)計(jì)LED點(diǎn)陣書(shū)寫(xiě)顯示屏的詳細(xì)資料說(shuō)明

　　本設(shè)計(jì)運(yùn)用了基于Nios II 嵌入式處理器的SOPC 技術(shù)。系統(tǒng)以ALTERA 公司的CycloneII 系列FPGA 為數(shù)字平臺(tái)，將微處理器、Avalon 總線(xiàn)、LED 點(diǎn)陣掃描控制器、存儲(chǔ)器和人機(jī)接口控制器等硬件設(shè)備集中在一片F(xiàn)PGA 上，利用片內(nèi)硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)LED 點(diǎn)陣的帶地址掃描，降低系統(tǒng)總功耗和簡(jiǎn)化CPU 編程的同時(shí)，提高了系統(tǒng)的精確度、穩(wěn)定性和抗干擾性能。

　　LED 點(diǎn)陣顯示屏被用到很多領(lǐng)域，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，LED 點(diǎn)陣書(shū)寫(xiě)顯示屏的廣泛應(yīng)用是一種趨勢(shì)。傳統(tǒng)的LED 點(diǎn)陣顯示是由微處理器實(shí)現(xiàn)的，但是以FPGA 做控制器將成為發(fā)展趨勢(shì)。

　　FPGA 的結(jié)構(gòu)靈活，其邏輯單元、可編程內(nèi)部連線(xiàn)和I／O 單元都可以由用戶(hù)編程，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜邏輯功能，滿(mǎn)足各種設(shè)計(jì)需求。其速度快，功耗低，通用性強(qiáng)，特別適用于大型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。使用FPGA 還可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)配置、在線(xiàn)系統(tǒng)重構(gòu)（可以在系統(tǒng)運(yùn)行的不同時(shí)刻，按需要改變電路的功能，使系統(tǒng)具備多種空間相關(guān)或時(shí)間相關(guān)的任務(wù)）及硬件軟化、軟件硬化等功能。用FPGA 做為控制器對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用它靈活豐富的I/0 資源簡(jiǎn)化了電路，降低了系統(tǒng)的成本。本作品用FPGA 做為控制器，來(lái)實(shí)現(xiàn)LED 點(diǎn)陣書(shū)寫(xiě)顯示屏的功能。

　　2 系統(tǒng)方案

　　2.1 主控器選擇方案論證

　　方案一：以ARM 為系統(tǒng)控制器

　　采用32 位RISC 微處理器ARM 實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣屏的控制和編碼功能，基本上能完成題目的要求，但是ARM 不適合多線(xiàn)程操作，如果應(yīng)用在系統(tǒng)中會(huì)使電路和軟件設(shè)計(jì)變得復(fù)雜。

　　方案二：用FPGA 作為系統(tǒng)控制器

　　FPGA 可以直接用硬件掃描、編碼、解碼、糾錯(cuò)，速度快、穩(wěn)定性高、擴(kuò)展性能好、體積小，可以提供豐富的邏輯單元和I/O 資源。用SOPC 工具可以快速生成片上軟核處理器，將所有的控制單元集成在一片F(xiàn)PGA 芯片內(nèi)，降低了額外的功耗開(kāi)支。采用并行的輸入/輸出方式，可以達(dá)到很快的速度。這樣合理的分配了FPGA 資源，具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。可以實(shí)現(xiàn)各種靈活控制。

　　綜合考慮，最后采用方案二。