基于NIOSⅡ的矩阵键盘和液晶显示外设组件的设计

　　3 LCD显示模块的程序设计

　　在NiosⅡ和LCD的接口中，一方面可以通过在NiosⅡ系统中添加相应I/O口的方式来实现对液晶显示屏LCD的间接控制，另一方面也可以利用构建IP核来直接进行控制。第一种是将LCD接口当作普通的外部设备PIO进行操作，LCD的数据以及读、写使能、片选信号等都包括在PIO总线内;第二种是在SOPC Builder中自己定义eomponent，并把液晶显示模块看成外部存储器，直接做成Avalon总线Slave设备。

　　第一种方法在硬件工程中，需要设计与外设相连的I/O接口;而在软件工程中，需要用户编写相应的接口程序对外设进行初始化，设置相应的外设寄存器。在每次新建一个工程后，这样的工作都得重复进行，因而会增加开发成本。第二种方案需要写HDL模块，自己定义控制状态、数据寄存器和控制位，这种方式控制灵活，易于实现复杂的控制时序，而且一旦自定义设备成功后，就可以像使用其他设备一样来使用这些设备。用户也可以将这些设备共享给其他的使用者，这样就大大减少了重复工作。本设计中采用第二种方法。

　　在Altera SOPC Builder中双击Create NewComponent，打开Component窗口，并在HDL Files标签下添加LCD硬件描述语言编写的文件(该文件描述了组件与Avalon总线的接口以及组件与液晶屏的接口)，系统编辑器就会立即自动对文件进行分析，并从文件中读I/O信号和参数信息。Lcd 12864自定义逻辑信号如图3所示。

　　完成LCD_12864器件的加入后，LCD_12864器件就会出现在SOPC Builder的组件选择栏的“User Logic”项目下。图4所示是LCD模块的管脚分配图。

　　LCD模块的初始化就是对LCD进行模式设置。由于SOPC Builder中的LCDl2864控制模块已经考虑了LCD的读写时序，所以使用NiosⅡIDE进行LCD驱动和控制时只需对LCD进行初始化。其部分初始化子程序如下：

　　之后，打开NiosⅡIDE，创建软件工程，编写test程序，即可测试验证液晶模块的显示结果。其中部分程序如下：

　　4 结束语

　　本设计最后经过测试证明，矩阵键盘按键中断响应准确无误。由于其扫描过程由硬件实现，无需占用CPU资源，故可大大提高系统的性能，LCD可以接收任意中英文的输入显示。在开发设计过程中，矩阵键盘和LCD接口均封装为用户自定义的外设组件加入SOPCBuilder的元件库中，因而可以很方便地在其他系统中根据实际情况添加使用。用户也可以将这些设备共享给其他的使用者，这样就大大减少了重复工作。与其他方法相比，该方法无疑是一种更高效、灵活和低成本的开发方法，同时体现出了SOPC片上可编程系统的灵活、方便、可重用的优势。