兼容WHISHBONE總線的LED數(shù)碼管顯示控制器設(shè)計(jì)

1、兼容WHISHBONE總線的LED數(shù)碼管顯示控制器設(shè)計(jì)1引言顯示器件是電子設(shè)備中不可缺少的部分，從燈泡，陰極射線管(CRT，cathode-raytube)顯示器，到發(fā)光二級(jí)管(LED，light-emittingdiode)，液晶顯示屏(LCD，LiquidCrystalDisplay)，顯示器件的發(fā)展伴隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展。目前，在小型便攜式電子設(shè)備中，LED和LCD顯示器件成為主要的顯示器件，其中發(fā)光二級(jí)管和IJED數(shù)碼管，主要用于狀態(tài)指示和數(shù)字字符顯示，LCD主要用于文字和圖形顯示。LED數(shù)碼管是用發(fā)光二級(jí)管組成字符筆畫或點(diǎn)1 引言顯示器件是電子設(shè)備中不可缺少的部分，從燈泡，陰極射線

2、管(CRT，cathode-raytube)顯示器，到發(fā)光二級(jí)管(LED，light-emitting diode)，液晶顯示屏(LCD，Liquid CrystalDisplay)，顯示器件的發(fā)展伴隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展。目前，在小型便攜式電子設(shè)備中，LED和LCD顯示器件成為主要的顯示器件，其中發(fā)光二級(jí)管和IJED數(shù)碼管，主要用于狀態(tài)指示和數(shù)字字符顯示，LCD主要用于文字和圖形顯示。LED數(shù)碼管是用發(fā)光二級(jí)管組成字符筆畫或點(diǎn)陣，用于顯示簡(jiǎn)單字符和圖形。最常用的是七段LED數(shù)碼管，它用發(fā)光二級(jí)管組成數(shù)字字符8的七段筆畫，至少可以顯示十六進(jìn)制數(shù)字的十六個(gè)字符，再加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示，常用于在電子

3、設(shè)備上顯示數(shù)字字符串。其特點(diǎn)主要在于使用簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，顯示亮度高，功耗小。器件可靠性很高。 在中小規(guī)模集成電路的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，有專用的IED譯碼集成電路可以使用。在片上系統(tǒng)(SOC，SystemOnChip)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，也會(huì)經(jīng)常用到LED顯示控制器，但都是根據(jù)應(yīng)用需求單獨(dú)設(shè)計(jì)，可重用性差。本文設(shè)計(jì)的LED數(shù)碼管顯示控制器就是用于控制多位LED數(shù)碼管進(jìn)行掃描顯示的一個(gè)IP核，并且兼容WISHBONE總線，提高了IP核設(shè)計(jì)的可重用性，可以方便移植到任何使用WISHBONE總線的系統(tǒng)中。2 WISHBONE總線簡(jiǎn)介WISHBONE總線1，全稱WISHBONE片上系統(tǒng)互聯(lián)結(jié)構(gòu)，是一種主要用于片上系統(tǒng)

4、(SOC，Sys-tem 0n Chip)的總線標(biāo)準(zhǔn)。最初是由Silicore公司提出的?，F(xiàn)在已被移交給開(kāi)源組織OpenCores維護(hù)。它因結(jié)構(gòu)極其簡(jiǎn)單、靈活、可移植性好，又完全公開(kāi)、完全免費(fèi)，在SOC設(shè)計(jì)領(lǐng)域獲得眾多支持，在開(kāi)源社區(qū)有大量可以免費(fèi)使用的兼容WISHBONE總線的IP核。WISHBONE總線采用的是MasterSlave的構(gòu)架，主、從部件通過(guò)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)，由Master來(lái)發(fā)起每次與Slave之間的數(shù)據(jù)傳輸。從設(shè)備只能響應(yīng)總線周期。它只定義了一種總線結(jié)構(gòu)-高速總線。如果是一個(gè)低速外部設(shè)備連接到總線上，則主設(shè)備或從設(shè)備可以在總線周期中插入若干等待周期來(lái)協(xié)調(diào)設(shè)備之間的速度。這

5、樣要比設(shè)計(jì)兩個(gè)不同的總線接口簡(jiǎn)單。Wishbone著重定義了IP核的接口信號(hào)和總線周期標(biāo)準(zhǔn)以實(shí)現(xiàn)IP核的重用，對(duì)于主從部件的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)(point-to-point)、數(shù)據(jù)流(dataflow)、共享總線(shared bus)、交叉開(kāi)關(guān)(crossbarswitch)四種不同結(jié)構(gòu)形式。用戶必須根據(jù)具體情況對(duì)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行擴(kuò)展和詳細(xì)設(shè)計(jì)，定義數(shù)據(jù)和地址寬度，數(shù)據(jù)順序和標(biāo)簽的意義。其它的許多特性都可以由用戶自行添加，從這個(gè)意義上說(shuō)，Wishbone更像是給出了一個(gè)框架，等待用戶提出具體的實(shí)現(xiàn)方法和規(guī)范。Wishbone總線的主要特征概括如下：所有應(yīng)用使用一個(gè)總線體系結(jié)構(gòu)：簡(jiǎn)單、緊湊

6、的體系結(jié)構(gòu)；支持多控制器：64位地址空間：864位數(shù)據(jù)總線(可擴(kuò)展)；支持三種總線周期：?jiǎn)未巫x寫，塊讀寫和RMW(READ-MODIFY-WRITE)總線周期；支持重試：提供為慢速設(shè)備使用而扼制數(shù)據(jù)流的機(jī)制：用戶自定義標(biāo)簽，確定數(shù)據(jù)傳輸類型；用戶自定義仲裁方式。3 LED數(shù)碼管顯示控制器設(shè)計(jì)31功能及其主要特點(diǎn)LED數(shù)碼管的顯示控制方式有掃描控制和獨(dú)立控制兩種方式。前者用于多位LED數(shù)碼管并列顯示的情況下，共用段控信號(hào)，通過(guò)掃描位控信號(hào)，實(shí)現(xiàn)分時(shí)顯示。由于人眼的視覺(jué)暫留現(xiàn)象，形成多位LED數(shù)碼管同時(shí)并列顯示的效果。這種方式的實(shí)現(xiàn)有軟件實(shí)現(xiàn)和硬件實(shí)現(xiàn)兩種，軟件實(shí)現(xiàn)是由程序控制掃描過(guò)程，硬件實(shí)現(xiàn)是由專用芯片或邏輯電路控制掃描過(guò)程，程序只需向掃描控制電路寫入控制字和各位數(shù)碼管的段碼或字符的BCD(Binary CodedDecimal)碼即可。獨(dú)立控制方式用于單獨(dú)一位或位數(shù)較少的情況，由主控設(shè)備獨(dú)立控制每一個(gè)數(shù)碼管的段