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一种基于CPLD的12864LCD控制器设计
摘要：
该论文基于CPLD技术，研究并设计了一种适用于12864液晶显示屏的控制器。本控制器实现了液晶显示屏的基本功能，包括显示区域的划分、反白显示、光标显示、字符编码等。该控制器设计简单，稳定可靠，易于扩展。本文详细阐述了该控制器的设计思路、硬件架构、调试方法等，为液晶显示屏系统设计提供了一种参考解决方案。
关键词：CPLD，12864液晶显示屏，控制器，硬件架构，调试方法。
1.引言
随着液晶显示技术的不断成熟，液晶显示屏已经成为各种电子设备中常用的显示设备之一，例如手机、平板电脑、电视、电子称等。其中，12864液晶显示屏因其显示区域大、显示效果好、价格适中，被广泛应用于各种电子产品中。
在液晶显示屏的设计中，显示控制器是决定显示品质的关键因素之一。传统的显示控制器多采用单片机或PLD等芯片实现，但由于单片机的资源有限，容易出现卡顿、闪屏等现象；PLD结构固定，难以满足多种不同显示屏的需求。而CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice，复杂可编程逻辑器件）则具有资源丰富、结构可定制等特点，为液晶显示屏控制器的设计提供了更为强大的支持。
本文研究并设计了一种基于CPLD的12864液晶显示屏控制器，该控制器采用了CPLD技术，具有设计简单、可扩展性强等特点。下面将具体介绍该控制器的设计思路、硬件架构以及调试方法等内容。
2.控制器设计思路
2.1.基本功能
该控制器的主要功能包括：
1.实现液晶显示屏的基本显示区域划分，并能够通过读写坐标值来控制显示内容；
2.支持多种字符集，能够快速编码并输出字符；
3.支持反白显示、光标显示等特效展示；
4.能够快速响应用户操作，并作出相应改变。
2.2.硬件架构
该控制器的硬件架构如下图所示：
其中，控制器由CPLD芯片、12864液晶显示屏、数据总线、控制总线等组成。CPLD芯片负责对液晶显示屏的操作进行控制，通过控制总线、数据总线和12864液晶显示屏进行数据交互。
2.3.软件设计
根据上述硬件架构，我们编写了控制器的软件程序。程序主要包括分配内存、初始化LCD屏幕、指定区域显示方式、写入显示数据、读取数据，反向显示、滚动显示、清除显示、写入穿过等功能模块。
3.硬件实现方案
3.1.CPLD芯片选取
在本方案中，采用XC95144XL型CPLD芯片。该芯片具有资源丰富、设计灵活、结构可定制等特点，非常适合控制器的设计应用。
3.2.硬件接口设计
该控制器的硬件接口设计如下所示：
其中，CPLD与LCD之间采用3根总线进行数据和控制信号的交互，具体如下：
1.数据总线：D0~D7，即8位数据总线，用于传输显示数据，以及读写操作的数据交互。
2.控制总线：
1）R／W（读写）信号：用于控制数据的读写方向，当R/W为1时，为读操作，CPLD从LCD屏幕读取数据；当R/W为0时，为写操作，CPLD向LCD屏幕写入数据。
2）RS（寄存器选择）信号：用于控制液晶显示屏显示/指令控制，当RS为1时，为数据存储区，LCD屏幕显示数据；当RS为0时，为指令存储区，CPLD向LCD屏幕写入指令。
3）E（使能）信号：通知液晶显示屏操作已经完成，CPLD将E设置为1并重置，从而保证数据同步。
3.3.硬件连接方案
该控制器的硬件连接方案如下所示：
其中，CPLD芯片与LCD屏幕之间运用总线进行数据与控制信号的交互，总线控制信号由CPLD芯片输出，经过LCD屏幕进行响应。
4.调试方法
控制器的调试方法主要包括功能调试、信号调试和资源调试三个方面。
4.1.功能调试
功能调试主要针对控制器的各种功能模块进行调试。在调试过程中，需要对每个模块进行功能测试，并通过设计一些特定的测试用例，来检测控制器的正确性和可靠性。
4.2.信号调试
信号调试主要包括对总线控制信号的调试和反馈信号的调试两个方面。在总线控制信号的调试中，需要检查数据总线、控制总线、电源等请求同步时序、数据准确性、控制信号时序正确等问题；在反馈信号调试中，需要对不同的反馈信号进行测试，以确保控制器的响应速度、反馈准确性等问题。
4.3.资源调试
资源调试主要包括测试控制器时的资源占用情况，以及调试设计的过程中是否存在数据冲突、硬件冲突等问题。在资源调试中需要注意资源的开销情况，对系统性能进行评估，并根据实际情况进行资源调整和优化。
5.实验结果
我们对该控制器进行了实验验证，下图为实验结果：
该控制器的实验结果表明，该控制器能够成功地实现了液晶显示屏的各种功能，并能够稳定地工作。同时，该控制器的硬件设计简单、易于扩展，具有设计成本低、性能稳定等优势。
6.结论
本论文针对12864液晶显示屏的显示控制器进行了研究和设计，并提出一种采用CPLD技术的控制器设计方案。