1、深圳金百泽电子科技股份有限公司（）成立于 1997 年，是线路板行业十强企业，总部设在深圳，研发和生产分布在深圳、惠州和西安等地，为客户提供产品研发的 PCB 设计、 PCB 快速制造、 SMT 加工、组装与测试及硬件集成等垂直整合解决方案，是国内最具特色的电子制造服务提供商。电话：0755-26546699-223用 EDA 设计 LED 汉字滚动显示器用 EDA 设计 LED 汉字滚动显示器关键字： EDA EDA 技术 EDA 工艺 EDA 软件 EDA 设计 PCB 线路板 电磁干扰 主板维修 PCB 生产 PCB加工 PCB 设计ATE 电路板设计 手机 PCB 板 PCB 抄板 P
2、CB 改板 电路板抄板 PCB 制板 单面板 双层板 样机制作 设计软件摘要：本文主要讨论了使用 EDA 工具设计汉字滚动显示器的技术问题。文中首先描述了基于现场可编程门阵列（FPGA）的硬件电路；然后研究了在 88LED 发光二极管点阵上显示滚动汉字的原理，并给出了基于 ALTERA 的参数化模型库 LPM 描述其功能的 VHDL 语言程序设计；最后对使用 EDA 工具软件加工被显示数据文件的方法进行了讨论。采用传统方法设计的汉字滚动显示器，通常需要使用单片机、存储器和制约逻辑电路来进行 PCB（印制电路板）板级的系统集成。尽管这种方案有单片机软件的支持较为灵活，但是由于受硬件资源的限制，未
3、来对设计的变更和升级，总是难以避免要付出较多研发经费和较长投放市场周期的代价。随着电子设计自动化(EDA）技术的进展，基于可编程 ASIC 器件的数字电子系统设计的完整方案越来越受到人们的重视，并且以 EDA 技术为核心、的能在可编程 ASIC 器件上进行系统芯片集成的新设计方法，也正在快速地取代基于 PCB 板的传统设计方式。深圳金百泽电子科技股份有限公司（）成立于 1997 年，是线路板行业十强企业，总部设在深圳，研发和生产分布在深圳、惠州和西安等地，为客户提供产品研发的 PCB 设计、 PCB 快速制造、 SMT 加工、组装与测试及硬件集成等垂直整合解决方案，是国内最具特色的电子制造服务
4、提供商。电话：0755-26546699-223如何使用 EDA 工具设计电子系统是人们普遍关心的问题。在 EDA 工具软件 MAX+PLUS的支持下，本设计通过了编译、适配和软件仿真验证。最后用载入真实实验系统的硬件实验证明了它的正确性。硬件设计为了简化讨论，本文只研究在单个 88 LED 发光二极管点阵上滚动显示多汉字信息的问题。图 1 给出的就是一个使用美国 ALTERA 公司 10K 系列 FPGA 设计的可支持滚动显示多汉字信息的通用硬件电路。在图中，标准 JTAG 接口与 PC 机并口相连，用于下载设计数据至 FPGA 中；LED 点阵的 data 线由 FPGA的 I/O 线串
5、300 限流电阻后驱动，而 sw 线直接由 FPGA 的 I/O 线驱动。LED 点阵采用扫描式工作方式，控制 sw 线的循环扫描信号为低电平有效，显示数据 data 为高电平有效。由于 ALTERA 的 10K10LC84-4 芯片内部有足够的 RAM 资源，所以本设计没有采用外部 RAM。另外，图中的配置 EPROM 为可选件，只有当要求汉字滚动显示器脱机运行时才需要采用。滚动显示多汉字信息的原理为在 88 LED 发光二极管点阵上显示汉字，首先要把汉字表示成为如图 2 所示的 88 像素点图。在图 2 中，data0data7 分别为按列抽取依序排列的汉字像素信息，均具有 8 位字长。然
6、后，依次对多汉字抽取像素信息，并按序排队存放于 ROM 之中，便可得到一个待显示数据序列。进一步通过寻址的方法来控制该数据序列的释放过程，就可实现在 88LED 发光二极管点阵上滚动显示多汉字信息的目的。图 3 给出的就是实现滚动显示多汉字信息的原理示意图。深圳金百泽电子科技股份有限公司（）成立于 1997 年，是线路板行业十强企业，总部设在深圳，研发和生产分布在深圳、惠州和西安等地，为客户提供产品研发的 PCB 设计、 PCB 快速制造、 SMT 加工、组装与测试及硬件集成等垂直整合解决方案，是国内最具特色的电子制造服务提供商。电话：0755-26546699-223由图 3 可知，某一时刻
7、能在显示数据序列中定位待显示数据的地址指针可用下式计算：addr=n+m （1）显然，n 的取值范围应为 0N，并由它控制汉字显示的滚动速度；m 的取值范围应为 07，并由它决定 LED 点阵的列开关 sw 的扫描速度。因此，控制 n 扫遍全部待显示数据的时间，可调节汉字信息的滚动速度；改变 m 的重复扫描周期，可改善在 LED 点阵上显示完整汉字信息的稳定性。另外还需指出，由于式(1)的运算要靠硬件实现，故地址指针 addr 的模应取为 N，而且为实现全部汉字信息滚过 LED 点阵，必须在数据 N 前补充 8 个空数据字节。根据图 3 给出的显示原理，我们可以构造出它所对应的硬件实现结构如图
8、 4 所示。根据图 4 示出的原理，我们设计了描述 FPGA 内核硬件功能的 VHDL 语言程序。本设计使用了 ALTERA公司的 MAX+PLUSPLD 研发工具中的参数化模型库，并采取了结构化的描述方式。下面就是我们设计的 VHDL 程序：显示数据文件的加方法在 VHDL 设计中，ROM 单元的初始化数据要由显示数据文件 data.hex 提供，而且该文件的数据存放要符合 IntelHEX 格式。由于从汉字直接抽取的显示数据为二进制代码，故不能直接用于生成 data.hex 文件，因此需要借助其它 EDA 工具来帮助加工 data.hex 文件。下面就给出加工显示数据文件 data.hex
9、 的具体步骤：深圳金百泽电子科技股份有限公司（）成立于 1997 年，是线路板行业十强企业，总部设在深圳，研发和生产分布在深圳、惠州和西安等地，为客户提供产品研发的 PCB 设计、 PCB 快速制造、 SMT 加工、组装与测试及硬件集成等垂直整合解决方案，是国内最具特色的电子制造服务提供商。电话：0755-26546699-2231、对多汉字抽取像素信息，形成按序排列的待显示数据序列；2、使用河洛公司的万用编程器 ALL03 或 ALL07 的应用软件，将待显示数据加工成为 BIN 格式的二进制数据文件 data.bin；3、使用万利公司的单片机仿真器软件，将二进制数据文件 data.bin
10、转换成为 Intel HEX 格式的显示数据文件 data.hex。当然，我们也可以使用单片机仿真器的应用软件来直接加工显示数据文件 data.hex，但是这需要对具有二进制代码的显示数据进行软件编程，因此不如上述方法简洁。实验验证为了验证设计的正确性，我们使用 EDA 工具软件 MAX+PLUS中的模拟仿真器，对通过编译的汉字滚动显示器的 VHDL 设计进行了模拟仿真验证，实验证明汉字滚动和显示扫描情况均正常，也就是说 FPGA 的内核硬件工作良好，可以正确地实现设计功能。此外，汉字滚动显示器的 VHDL 软核设计也被载入了根据图 1 建造的真实硬件系统之中。对硬件系统的实验验证也获得了与软
11、件模拟仿真结论相吻合的结果。因此，我们可以得出下列结论：1、EDA 技术不仅能降低数字电子系统设计的复杂性和难度，而且也能显著地增强设计的灵活性；深圳金百泽电子科技股份有限公司（）成立于 1997 年，是线路板行业十强企业，总部设在深圳，研发和生产分布在深圳、惠州和西安等地，为客户提供产品研发的 PCB 设计、 PCB 快速制造、 SMT 加工、组装与测试及硬件集成等垂直整合解决方案，是国内最具特色的电子制造服务提供商。电话：0755-26546699-2232、多种 EDA 工具的联合应用，有助于提高设计效率和缩短设计周期；3、利用 EDA 工具获取的软件模拟仿真结果具有同传统硬件实验数据一样的重要性和可信度。
