基于MicroBlaze软核的液晶驱动程序设计

　　1 MicroBlaze的体系结构

　　MicroBlaze采用功能强大的32位流水线结构，包含32个32位通用寄存器和1个可选的32位移位器，时钟频率可达150 MHz；在Virrex一4 FPGA上运行速率高达120 DMIPS，仅占用Virtex—II Pro FPGA中的950个逻辑单元。MicroBlaze软核的结构框图如图1所示。它具有以下基本特征：

　　①32个32位通用寄存器和2个专用寄存器(程序计数器和状态标志寄存器)。

　　②32位指令系统，支持3个操作数和2种寻址方式。

　　③分离的32位指令和数据总线，符合IBM的OPB总线规范(与外设相连接的低速总线)。

　　④通过本地存储器总线(LMB，本地高速总线)直接访问片内块存储器(BRAM)。

　　⑤具有高速的指令和数据缓存(cache)，三级流水线结构(取址、译码、执行)。

　　⑥具有硬件调试模块(MDM)。

　　⑦带8个输入和8个输出快速链路接口(FSL)。

　　图中接口信号说明如下：

　　①DOPB，器件内部的外围设备数据接口总线，用于处理器与片内的设备进行数据交换。

　　②DLMB，实现数据交换的本地块存储器总线。该总线为处理器内核与块存储器(BRAM)之间提供专用的高速数据交换通道。

　　③IOPB，用于实现外部程序存储器的总线接口。当程序较大时，需要外接大容量的存储器。该总线提供读取指令的通道。

　　④ILMB，用于取指令的本地存储器总线。该总线与器件内部的块存储器(BRAM)相连，实现高速的指令读取。

　　⑤MFSLO～7，主设备数据接口，提供点对点的通信通道。

　　⑥SFSLO～7，从设备数据接口，提供点对点的通信通道。

　　2 MicroBlaze嵌入式开发工具EDK

　　Xilinx公司提供了完善的嵌入式开发工具EDK(Em—bedded Development Kit)。EDK是Xilinx公司于2003年推出的SOPC(System On Programmable Chip)系统开发套件。该套件集成了丰富的开发工具和大量的IP核资源，其中集成的工具包括硬件平台生成器(PlatGen)、硬件仿真模型生成器(SimGen)、硬件调试工具(XMD)、软件库生成器(LibGen)、应用软件编译工具(GNU Compilers)、软件调试工具(GNU Debuggers)等；IP核资源包括LMB和OPB总线接口、外部存储器控制器(EMC)、SDRAM控制器、UART接口、中断控制器、定时器等。所有这些工具和资源都由EDK中的一个叫平台工作室XPS(XilinxPlatform Studio)的集成开发环境统一管理。XPS提供一个友好的图形用户界面(GUI)，使用非常方便。设计流程如图2所示。

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　　3 液晶显示模块

　　MPG240128液晶模块为图形点阵式液晶，不仅可以显示数字、字符等内容，还可以显示汉字和任意图形。该模块的控制芯片为T6963C，与外部的连接只有8位数据线和6条控制线及电源。液晶模块引脚说明如表1所列。MCtJ只要通过这些数据线和控制线，按照相应的时序进行读写，即可实现对模块的显示控制。

　　4 MicrOBlaze与液晶显示模块的接口

　　由于本文采用的液晶模块已经自带了显示控制芯片T6963C，因此液晶模块的外围电路相对来说就比较简单，只要考虑和MicroBlaze的接口电路即可。本设计采用GPIO模拟液晶模块的时序，实现对液晶模块的显示控制。MicroBlaze和液晶模块的接口电路如图3所示。