兼容WHISHBONE總線的LED數(shù)碼管顯示控制器設(shè)計

1、兼容WHISHBONE總線的LED數(shù)碼管顯示控制器設(shè)計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)光二級管組成字符筆畫或點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)光二級管組成字符筆畫或點陣，用于顯示簡單字符和圖形。最常用的是七段LED數(shù)碼管，它用發(fā)光二級管組成數(shù)字字符8的七段筆畫，至少可以顯示十六進制數(shù)字的十六個字符，再加上一個小數(shù)點顯示，常用于在電子

3、設(shè)備上顯示數(shù)字字符串。其特點主要在于使用簡單，價格低廉，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)計過程中，也會經(jīng)常用到LED顯示控制器，但都是根據(jù)應(yīng)用需求單獨設(shè)計，可重用性差。本文設(shè)計的LED數(shù)碼管顯示控制器就是用于控制多位LED數(shù)碼管進行掃描顯示的一個IP核，并且兼容WISHBONE總線，提高了IP核設(shè)計的可重用性，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)在已被移交給開源組織OpenCores維護。它因結(jié)構(gòu)極其簡單、靈活、可移植性好，又完全公開、完全免費，在SOC設(shè)計領(lǐng)域獲得眾多支持，在開源社區(qū)有大量可以免費使用的兼容WISHBONE總線的IP核。WISHBONE總線采用的是MasterSlave的構(gòu)架，主、從部件通過內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進行互聯(lián)，由Master來發(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協(xié)調(diào)設(shè)備之間的速度。這

5、樣要比設(shè)計兩個不同的總線接口簡單。Wishbone著重定義了IP核的接口信號和總線周期標(biāo)準(zhǔn)以實現(xiàn)IP核的重用，對于主從部件的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它可以實現(xiàn)點到點(point-to-point)、數(shù)據(jù)流(dataflow)、共享總線(shared bus)、交叉開關(guān)(crossbarswitch)四種不同結(jié)構(gòu)形式。用戶必須根據(jù)具體情況對協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)進行擴展和詳細(xì)設(shè)計，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，從這個意義上說，Wishbone更像是給出了一個框架，等待用戶提出具體的實現(xiàn)方法和規(guī)范。Wishbone總線的主要特征概括如下：所有應(yīng)用使用一個總線體系結(jié)構(gòu)：簡單、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(可擴展)；支持三種總線周期：單次讀寫，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31功能及其主要特點LED數(shù)碼管的顯示控制方式有掃描控制和獨立控制兩種方式。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，通過掃描位控信號，實現(xiàn)分時顯示。由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，形成多位LED數(shù)碼管同時并列顯示的效果。這種方式的實現(xiàn)有軟件實現(xiàn)和硬件實現(xiàn)兩種，軟件實現(xiàn)是由程序控制掃描過程，硬件實現(xiàn)是由專用芯片或邏輯電路控制掃描過程，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。獨立控制方式用于單獨一位或位數(shù)較少的情況，由主控設(shè)備獨立控制每一個數(shù)碼管的段