基于SOPC的触控屏控制器IP核设计

2）Avalon 主端口仿真与测试

　　Avalon 模块的作用是响应Avalon 主端口的读请求，并将FIFO 中的相应数据输出给Avalon 主端口。通过读信号和相应地址主端口，不断地从FIFO 中读取图像数据，并按照LCD时序将图像数据输送给LCD.图3 为Avalon 主端口从显存中读取数据时的仿真波形图。

　　3）LCD 图像显示模块测试

　　LCD 显示模块是将从FIFO 中读出的图像数据在触控屏上显示出来。从图4 可以看出， 当DEN 有效时， 将像素数据分为R、G、B 传送给LCD,HCount 和VCount 为行计数器和场计数器，随着LCD 时钟将各个像素点传送给触控屏。

图4 LCD 显示的数据

　　4 基于SOPC触控屏系统硬件设计

　　基于SOPC触控屏系统硬件设计如图5 所示， 其中，SDRAM 控制器实现处理器和SDRAM 之间的数据存取，包括SDRAM 存储程序和字符、图形以及颜色等数据；JTAG UART实现PC 和开发板通信， 主要用于调试， 从键盘输入相应数据，然后通过NiosⅡ软件调试处理器，将数据通过LCD 接口传输到触控屏上显示出来[4].开发板采用大连宇华公司的H3C40-V6 开发板。板上的FPGA 芯片为EP3C40F484C6, 触控屏为4.3 英寸彩色数字TFT-LCD 触控屏，分辨率800×484,可以显示文字、彩图等。板上自带触控屏显示驱动器。

　　根据所用到的外设和器件特性，在SOPCBuilder 中建立系统所要添加的外设模块， 主要包括：NiosⅡ、SDRAM 控制器、JTAG UART、时钟桥、三态桥、锁相环PIO 等[5-6].设定好各个参数，再添加LCD 控制器，将LCD 控制器的Avalon 主端口接口连接到SDRAM 上。

　　创建的包含NiosⅡ系统的QuartusⅡ顶层模块，如图6所示。

　　5 基于SOPC 触控屏系统软件设计

　　根据硬件设计编写软件测试程序，以验证LCD触控屏显示。首先往显存中写入预定的数据来初始化显存，然后通过编程将相应的参数写入LCD 的各个控制寄存器， 最后使能-LCD 控制器，以观察显示屏的显示输出是否正确。本设计采用C 语言编程，让触控屏显示彩条。在NiosⅡIDE 软件平台上， 创建C/C++ 工程， 配置工程的系统属性，然后编译及运行程序。在编译成功后，自动下载到硬件平台上开始运行程序，这时在触控屏上观察到效果如图7 所示， 图中彩条颜色从上至下分别为红、浅绿、蓝、绿、粉、红、紫、白、蓝。

　　6 结论

　　采用自定义添加触控屏接口控制模块来定制用户逻辑外设。使用硬件描述语言建立控制器模块并进行仿真测试；采用参数化组件设计，使其具有较强的通用性和兼容性。该控制器IP核设计有效利用FPGA 资源，节约成本，增强系统可靠性和设计灵活性，并且可移植性强。