该模块采用VHDL有限状态机来实现,整个控制分为4个状态,其状态转换图如图5所示。其工作过程如下:
系统开机进入初始状态ST0,单片机的写入使能端E为低电平,单片机从EEPROM中读取数据并把数据写入到SRAM1,同时FPGA读取SRAM2中的数据;当单片机数据写完一屏数据后E变为高电平,当FPGA从SRAM2中读完数据、结束信号READ_END为低电平时,进入ST1状态。
在ST1状态下,若没有新的数据写入则E保持高电平,FPGA读取SRAM1的数据,为静态显示;只有当单片机的读入控制信号E为低电平且READ_END为低电平时,进入ST2状态。在ST2状态下,单片机把数据写入SRAM2,同时FPGA读取SRAM1的数据,单片机数据写完后E变为高电平,当FPGA一屏数据读完后READ_END为低电平,进入ST3状态。在ST3状态下,如果没有新数据写入E为高电平,FPGA读取SRAM2中的数据。当单片机有新的数据写入时E变为低电平,当FPGA一屏数据读完后READ_END为低电平时,重新进入ST0状态。通过这种周而复始的交替工作完成数据的写入与读取,其端口程序如下:
3.3 读地址发生器
读地址发生器主要产生外部缓存器SRAM1(SRAM2)的读地址信号,使系统能正确地从存储器中读取相应的显示数据。其地址最高位为0,其余地址分别为行地址(hang[30])、列地址(lie[60])、分区地址(qu[30])15位有效地址信号。在16个脉冲周期内读出在SRAM1(SRAM2)中的16字节数据,其部分VHDL源程序如下:
3.4 译码器
译码器模块主要是产生16路的分区信号(低电平有效)分别控制16个锁存器,把16个分区的显示数据分别锁存在相应的锁存器中。
3.5 数据锁存器组及移位寄存器组模块
数据锁存器组模块由16个8位锁存器组成锁存器组,锁存16个分区的数据。移位寄存器组模块由16个8位移位寄存器组成,把各路锁存器中8位并行数据转换成同时输出的16路串行数据,驱动LED显示屏,实现数据的并串转换。
其生成的元件符号如图6所示。其中,DATA_IN[7.0]为每个分区的8位并行数据输入,SCLK为移位时钟,CLR为清零信号,LOAD为数据锁存信号,CS[150]为16分区的输入信号(接译码器的输出),DATA_OUT[150]为16路的串行数据输出。