基于FPGA控制的LED漢字滾動顯示器設計

摘 要:實現了基于FPGA硬件及VHDL語言設計的LED點陣漢字滾動顯示，可通過按鍵選擇，控制其滾動方式:左移或者右移及上移或者下移等。闡述了LED點陣顯示漢字的原理，給出了點陣漢字滾動顯示控制器的原理圖、部分VHDL源程序及時序仿真圖并進行了詳細的分析，提出了系統擴展成實現16×16點陣漢字滾動的改動思路。

關鍵詞:FPGA; VHDL語言; EDA技術; LED點陣

中圖分類號:TN949.16 文獻標識碼:B

文章編號:1004-373X(2010)13-0152-04

Design of LED Chinese Characters Scrolling Display Based on FPGA Control

SUN Zhen-hua， TANG Zheng-bing

(Xi’an Aerotechnical College， Xi’an 710077， China)

Abstract: The LED dot-matrix Chinese characters scrolling display was designed based on FPGA hardware and VHDL language， which can control its rolling way by the key selection(left shift， right shift， move up or move down). The principle of LED dot-matrix display Chinese characters， the schematic diagram of dot-matrix Chinese characters scrolling display controller are proposed， the VHDL source code and timing simulation map are analyzed in a detail. The ideas of expanding the system to realize a 16x16 dot-matrix Chinese characters scrolling.

Keywords: FPGA; VHDL language; EDA technology; LED dot-matrix

0 引 言

現代文明的一個顯著特征是城市中隨處可見的五顏六色的廣告宣傳，其中大多都是由LED點陣制作的漢字或圖形廣告，廣泛應用在銀行、醫院、酒店、火車站、體育場館等各種公共場所。

漢字滾動顯示器的傳統設計方法是用單片機來控制的，雖然單片機方案具有價格低廉，程序編程靈活等特點，但由于單片機硬件資源的限制，未來對設計的變更和升級，總是要付出較多研發經費和較長投放市場周期的代價[1-2]，甚至有可能需要重新設計。況且，在以顯示為主的系統中，單片機的運算和控制等主要功能的利用率很低，單片機的優勢得不到發揮，相當于很大的資源浪費[3]。

采用EDA技術的自頂向下的模塊化設計方法，借助相關開發軟件，例如Qualtus Ⅱ軟件，將硬件描述語言——VHDL程序固化于具有豐富I/O口、內部邏輯和連線資源的FPGA(現場可編程門陣列)中。該技術具有系統設計效率高、集成度好、保密性強、易于修改、易于實現等優點，成為當今數字系統設計主流技術[4-6]。此方式所制作的LED點陣控制器，由于是純硬件行為，具有速度快、可靠性高、抗干擾能力強、開發周期短等顯著優點。……