本科準(zhǔn)備電賽的時(shí)候，學(xué)習(xí)單片機(jī)，由于自己沒有LCD，沒有碰。剛開始學(xué)FPGA時(shí)候，剛準(zhǔn)備學(xué)LCD，自己又出了些事，后來一直忙到現(xiàn)在。如今再來看看LCD，感觸頗多，廢話不多說，代碼加文檔走起。
lcd1602應(yīng)該算是一個(gè)難點(diǎn)，不管是對于單片機(jī)的學(xué)習(xí)還是FPGA的學(xué)習(xí)。因?yàn)槔锩嫔婕暗綍r(shí)序分析，地址度寫，數(shù)據(jù)讀寫，指令讀寫，建立時(shí)間和保持時(shí)間，還有操作流程會變的復(fù)雜，這些都給剛學(xué)習(xí)的人一些困惑或是難以理解。在我的博文中，一直貫徹的理念是，希望能夠起到拋磚引玉的作用，盡量將思考的過程描述清楚，而不是簡單的寫出相關(guān)知識和代碼。
1.文檔分析：
關(guān)于lcd1602的文檔有很多，自己搜索一下網(wǎng)。市面上絕大部分都是基于HD44780，所以這里的控制顯示等都是一樣的。HD44780內(nèi)置了DDRAM、CGROM、CGRAM.其中要讓lcd顯示就需要將DDRAM的相應(yīng)地址寫入數(shù)據(jù)。
上圖可知DDRAM一共有40個(gè)地址，但是對應(yīng)于1602顯示，只能有32個(gè)地址有效。這是因?yàn)?602可以顯示上下兩行，每一行顯示16符號，一共顯示32個(gè)符號，每個(gè)顯示對應(yīng)于DDRAM一個(gè)地址。例如，我需要在1602的第一行最左邊顯示一個(gè)字母A。首先找到第一行最左邊對應(yīng)DDRAM的地址是什么，查看上圖可知是：00H，然后大寫字母A對應(yīng)于ASCII中為41H，此時(shí)我們只需要給DDRAM的00H地址寫個(gè)數(shù)據(jù)41H即可顯示了。
問題2：為何寫個(gè)41H，就可以顯示為"A"呢？
對于這個(gè)問題，就需要理解CGROM和CGRAM的作用。在芯片HD44780中內(nèi)置了192個(gè)常用字符的字模，存于CGROM（character generate ROM）中，還有8個(gè)允許用戶自定義字符（也就是可以顯示八個(gè)中文字）的RAM，也就是CGRAM。具體描述為下圖：
可以從上圖分析A在字模中代碼：高4位為0100，低4位為0001.所以組成8位就變成了41H，這就說明了為何寫入41H就可以顯示“A”。
上圖紅框里面表示為CGRAM，字模代碼為：00H-0FH；ASCII的字模代碼為：20H-7FH；日文和希臘字符的字模代碼為：A0H-FFH；10H-1FH和80H-9FH沒有使用。
問題3：我要任意顯示一個(gè)字母，數(shù)字怎么辦？
這個(gè)問題是接著上面一個(gè)問題而言，具體就是：在1602中我要在某一行某個(gè)位置顯示我想要的數(shù)字或是字母，我應(yīng)該對應(yīng)DDRAM地址寫個(gè)什么樣的八位數(shù)據(jù)？例如，我想顯示“1”，那不是就寫個(gè)01H呢？此時(shí)就需要一個(gè)思維轉(zhuǎn)換，我們要顯示的“1”不再是一個(gè)數(shù)據(jù)，而是需要轉(zhuǎn)換為一個(gè)圖案，可以看到上圖有1的圖案，該圖案對應(yīng)了31H，所以需要顯示一個(gè)“1”，我們就需要給1602的數(shù)據(jù)總線（DB7--DB0）輸入31H。以此類推，例如我們需要輸入kb129 is a good man，于是就需要給1602順序輸入：6BH，62H，31H，32H，39H ，20H（空格），69H，73H，20H，61H，20H，67H，6FH，6FH，64H，20H，6DH，61H，6EH。
問題4：那顯示漢字怎么辦呢？
問題2中解決了顯示任意一個(gè)字母和數(shù)字，但是漢字在圖中找不到漢字，怎么辦？這時(shí)候需要使用CGRAM了，先用字模軟件，將對應(yīng)漢字的變?yōu)槎M(jìn)制數(shù)。
例如我想要顯示一個(gè)“電”字，由于1602中顯示的圖案為5*7或是5*10,所以在8*8中左邊三列不能使用。得到8列八位數(shù)據(jù)：04, 1F, 15，1F, 15，1F, 04，07.
然后就需要將這8個(gè)8bit數(shù)據(jù)寫入CGRAM中，寫CGRAM需要使用指令：
可以設(shè)置地址指針自加一模式，所以如果我們想把“電”這個(gè)字方在第1個(gè)CGRAM中，也就是對應(yīng)DDRAM中的00H，就需要將地址寫為DB7--DB0：0100_0000.然后將數(shù)據(jù)04, 1F, 15，1F, 15，1F, 04，07依次寫進(jìn)CGRAM中。這樣在CGROM字符的字模中00H就代表了“電”。
最后就是顯示，也就是如果需要將“電”顯示在1602中，就講地址指針指向DDRAM，然后寫數(shù)據(jù)為00H。
2.關(guān)注時(shí)序
上面已經(jīng)了解到要讓1602顯示就需要將特地的地址輸入特地的值，如果你剛接觸1602，此時(shí)一定特別想了解怎么將上面的思路轉(zhuǎn)換為verilog代碼。但是一定需要注意時(shí)序問題，1602的讀寫時(shí)序?yàn)椋?/font>
這里特別注意了setup和 hold time，但是實(shí)際使用中由于1602顯示不需要很高的時(shí)序，所以我們只需降低1602工作的時(shí)鐘就可以很容易滿足1602的時(shí)序要求。
在上篇博文中已經(jīng)說了1602顯示原理，在這篇主要是講講怎么將那些原理轉(zhuǎn)換為verilog代碼。1602的顯示有很多種選擇，一共有11條指令，可以根據(jù)不同設(shè)置，達(dá)到不同的顯示，下面給了verilog顯示代碼，可以以此為基礎(chǔ)，修改為具體應(yīng)用。由于明天是五一勞動節(jié)，所以祝大家五一快樂。
代碼顯示結(jié)果：
verilog代碼：
1.代碼頂層
//data: 2014-04-28
//addr: kb129
//info: this is the top of the LCD
module lcd_1602(
clk_50M,
rst,
en,
RS,
RW,
data
);
input
clk_50M;
input
rst;
output
en;
output
RS;
output RW;
output [7:0]
data;
wire
clk_500;
clk50M_500 u_clk50M_500
(
.clk_50M(clk_50M),
.rst(rst),
.clk_500(clk_500)
);
lcd_show u_lcd_show
(
.clk_LCD(clk_500),
.rst(rst),
.en(en),
.RS(RS),
.RW(RW),
.data(data)
);
endmodule
2.時(shí)鐘模塊
//data: 2014-04-28
//addr: kb129
//info: change the clk 50Mhz to 500Hz
module clk50M_500(
clk_50M,
rst,
clk_500
);
input
clk_50M;
input
rst;
output
clk_500;
reg
[8:0] cnt_1;
reg [7:0]
cnt_2;
reg
clk_500hz;
always@(posedge clk_50M)
begin
if(!rst)
begin
clk_500hz <= 0;
cnt_1
<= 0;
cnt_2 <= 0;
end
else if(cnt_2==8'd199)
begin
cnt_2 <= 0;
if(cnt_1==9'd499)
begin
cnt_1 <= 0;
clk_500hz <= ~clk_500hz;
