LCD12864 液晶显示-汉字及自定义显示（串口）

在网上找了许久，发现FPGA用串口驱动LCD12864程序很少，基本上没有。刚开始窃喜，中间郁闷，最后还是高兴，为什么这样说呢！头一回在没有参考程序的情况下，完全是照时序图写（自信），中间调试过程遇到一点小插曲（郁闷），后来搞定（高兴），也算是对这段时间学习FPGA的一个能力检测吧。废话少说，赶紧步入正题。

首先来看一下串口模式的几个重要管脚：

1、lcd_cs（PIN4)，使能信号，高有效（有的资料上写着低有效，高低我都试过，确认是低有效），定义output。

2、lcd_sid(PIN5),数据传输线，相当于I2C的SBDA数据传输线，可定义双向，这里仅只有写，所以定义output。

3、lcd_scl(PIN6),数据传输的时钟，相当于I2C的SBCL时钟线,定义output，这里注意，很多资料上没说这频率多少合适，而有的资料上写的是高脉冲和低脉冲不能小于800ns或其他数据，一开始本以为这个时钟会比并口时钟会快一些，参考“verilog hdl的那些事儿”中，频率设置100KHZ，他的是ST7566P，我的是ST7920，同一个系列，频率应该会差不多吧，以上条件完全让我把频率设置在100KHZ，那么这个实验注定要失败，我就是栽倒在这，中间调试时，把频率往小降，往大增（就是没想到要那么慢的时钟），结果就是不行，要么出现乱码，要么不显示，后来干脆就把这频率设置成与并口一样的时钟，周期6MS（当然这个频率不是最佳值，到底多少只有自己去试试了），喔、喔,终于正确的显示了，高兴阿。

4、PSB(PIN15)，串口模式，可以直接接地，程序中是设置为低，定义output。

管脚都清楚了，那么接下来看时序图，是很重要的一步：在发送数据前，CS要为高，发送数据是先连续发送5个1，用来启动一个周期，此时传输计数被重置，并且串行传输被同步。紧接的两个位指定传输方向（RW，确定读还是写）和传输性质（RS，确定是命令寄存器还是数据寄存器），最后的第八位是一个“0”，一个启动字节发送完毕，那么紧接着发送数据或是指令。一个数据或指令要分为两个字节来处理，先发高4bit，紧接着连续发送4个0，在发送低4bit，又紧接着发送4个0，也就是说完整发送完一个数据或命令，lcd_scl得打24个节拍。由于本实验也是只写不读，所以得避开LCD的忙状态，所以每次发送完一个数据或是命令后，在打一个节拍（25个），本程序中一个节拍的时间（6MS）足够避开LCD的忙状态。这里也要注意，当把所有数据处理完之后，lcd_scl得关闭，也就是拉低，否则，屏会一直刷新，覆盖掉原有的内容，最终全屏成乱码。

OK，时序搞定，那么可以利用状态机完成，代码实现

LCD12864_SPI.v

 module LCD12864_SPI(
                         //input
                         sys_clk,
                         rst_n,

                         //output
                         lcd_cs,
                         lcd_sid,
                         lcd_scl,
                         lcd_psb
                     );
 input sys_clk;//50MHZ
 input rst_n;

 output lcd_cs;  //enable,H active
 output lcd_sid; //SPI data
 output lcd_scl; //SPI clk
 output lcd_psb;    ////H:parallel module   L:SPI module
 /***************************************************/
 assign lcd_psb = 'b0;//串口模式
 /***************************************************/
 parameter   T3MS         = 'd149_999;
 parameter   IDLE        = 'd0,  //准备状态
             SEND_1      = 'd1,     //连续发送5个1
             SNED_RW     = 'd2,  //是写还是读
             SEND_RS     = 'd3,  //是指令还是数据
             SEND_0      = 'd4,  //发送一个0，代表启动字节结束
             SEND_DATA_H = 'd5,  //发送数据的高4bit
             SEND_FOUR_0 = 'd6,     //连续发送四个0
             SEND_DATA_L = 'd7,     //发送数据的低4bit
             DELAY       = 'd8,  //延时一个lcd_clk周期，避开LCD的忙状态
             STOP        = 'd9;  //结束
 /***************************************************/
 ////产生周期为6MS的lcd_clk给LCD
 reg [:] cnt;
 reg lcd_clk;
 always @(posedge sys_clk or negedge rst_n)
 if(!rst_n) begin
     cnt <= 'd0;
     lcd_clk <= 'b0;
 end
 else if(cnt == T3MS)begin
     cnt <= 'd0;
     lcd_clk <= ~lcd_clk;
 end
 else
     cnt <= cnt + 'b1;
 /***************************************************/
 assign lcd_scl = en ? lcd_clk : 'b0; //发送完之后，必须得停止，否则屏一直刷新，最后成全屏乱码
 /***************************************************/
 //在下降沿设置数据或命令
 reg lcd_sid;
 reg lcd_cs;
 reg [:] i;
 reg [:] j;
 reg [:] num;
 reg [:] state;
 reg [:] dis_data;
 reg flag;  //用来标志一个dis_data数据发送完
 reg en;  //lcd_scl的使能信号
 always @(posedge lcd_clk or negedge rst_n)
 if(!rst_n) begin
     lcd_sid <= 'bz;
     lcd_cs <= 'b0;
     i <= 'd0;
     j <= 'd0;
     num <= 'd0;
     state <= IDLE;
     flag <= 'b0;
     en <= 'b1;
 end
 else
     case(state)

     IDLE:
     begin
         lcd_cs <= 'b1;
         state <= SEND_1;
     end

     SEND_1://发送5个1
     begin
         i <= i + 'b1;
         lcd_sid <= 'b1;
         if(i == 'd4) begin
             i <= 'd0;
             state <= SNED_RW;
         end
         else
             state <= SEND_1;
     end

     SNED_RW:
     begin
         lcd_sid <= 'b0;//写
         state <= SEND_RS;
     end

     SEND_RS:
     begin
         state <= SEND_0;
         if((num <= 'd5)  || (num == 7'd18)
         || (num == 'd25) || (num == 7'd34)
         || (num == 'd41) || (num == 7'd42)
         || (num == 'd75))
             lcd_sid <= 'b0;//命令
         else
             lcd_sid <= 'b1;//数据
     end

     SEND_0:
     begin
         lcd_sid <= 'b0;//一个启动字节结束
         state <= SEND_DATA_H;
     end

     SEND_DATA_H: //进入发送高4bit
     begin
         j <= j + 'b1;
         lcd_sid <= dis_data[-j];
         if(j == 'd3)
             state <= SEND_FOUR_0;
         else
             state <= SEND_DATA_H;
     end

     SEND_FOUR_0: //进入连续发送四个0
     begin
         i <= i + 'b1;
         lcd_sid <= 'b0;
         if(i == 'd3) begin
             i <= 'd0;
             if(flag) begin
                 num <= num + 'b1;
                 flag <= 'b0;
                 state <= DELAY;
             end
             else
                 state <= SEND_DATA_L;
         end
         else
             state <= SEND_FOUR_0;
     end

     SEND_DATA_L: //进入连续发送低4bit
     begin
         j <= j + 'b1;
         lcd_sid <= dis_data[-j];
         if(j == 'd7) begin
             j <= 'd0;
             flag <= 'b1;  //标志一个字节发送完
             state <= SEND_FOUR_0;
         end
         else
             state <= SEND_DATA_L;
     end

     DELAY:   //延时，避开LCD的忙状态
     if(num <= 'd77)
         state <= SEND_1;
     else
         state <= STOP;

     STOP:
     begin
         lcd_cs <= 'b0;
         en <= 'b0;
         state <= STOP;
     end 

     endcase
 /***************************************************/
 always @(num)
     case(num)
         'd0   :    dis_data = 8'h30;//功能设定
         'd1   :    dis_data = 8'h30;//功能设定
         'd2   :    dis_data = 8'h0c;//显示设定
         'd3   :    dis_data = 8'h01;//清屏
         'd4   :    dis_data = 8'h06;//进入设定点
         'd5   :    dis_data = 8'h81;//设置DDRAM地址
         //欢迎访问博客
         'd6   :    dis_data = 8'hbb;
         'd7   :    dis_data = 8'hb6;
         'd8   :    dis_data = 8'hd3;
         'd9   :    dis_data = 8'had;
         'd10  :    dis_data = 8'hb7;
         'd11  :    dis_data = 8'hc3;
         'd12  :    dis_data = 8'hce;
         'd13  :    dis_data = 8'hca;
         'd14  :    dis_data = 8'hb2;
         'd15  :    dis_data = 8'ha9;
         'd16  :    dis_data = 8'hbf;
         'd17  :    dis_data = 8'hcd;
         //2line 显示 文少清
         'd18  :    dis_data = 8'h92;//设置DDRAM地址
         'd19  :    dis_data = 8'hce;
         'd20  :    dis_data = 8'hc4;
         'd21  :    dis_data = 8'hc9;
         'd22  :    dis_data = 8'hd9;
         'd23  :    dis_data = 8'hC7;
         'd24  :    dis_data = 8'he5;
         //3line 显示 LCD12864
         'd25  :    dis_data = 8'h8a;//设置DDRAM命令
         'd26  :    dis_data =  "L";
         'd27  :    dis_data =  "C";
         'd28  :    dis_data =  "D";
         'd29  :    dis_data =  "1";
         'd30  :    dis_data =  "2";
         'd31  :    dis_data =  "8";
         'd32  :    dis_data =  "6";
         'd33  :    dis_data =  "4";
         //4Line显示 谢谢！
         'd34  :    dis_data = 8'h9d;//设置DDRAM地址
         'd35  :    dis_data = 8'hd0;
         'd36  :    dis_data = 8'hbb;
         'd37  :    dis_data = 8'hd0;
         'd38  :    dis_data = 8'hbb;
         'd39  :    dis_data = 8'ha3;
         'd40  :    dis_data = 8'ha1;
         //4Line显示喇叭
         'd41  :    dis_data = 8'h30;//功能设定
         'd42  :    dis_data = 8'h40;//设定CGRAM字符的位置
         'd43  :    dis_data = 8'h00;
         'd44  :    dis_data = 8'h39;
         'd45  :    dis_data = 8'h00;
         'd46  :    dis_data = 8'h6a;
         'd47  :    dis_data = 8'h00;
         'd48  :    dis_data = 8'ha8;
         'd49  :    dis_data = 8'h01;
         'd50  :    dis_data = 8'h29;
         'd51  :    dis_data = 8'h7e;
         'd52  :    dis_data = 8'h2a;
         'd53  :    dis_data = 8'hfc;
         'd54  :    dis_data = 8'h28;
         'd55  :    dis_data = 8'hfc;
         'd56  :    dis_data = 8'h29;
         'd57  :    dis_data = 8'hcc;
         'd58  :    dis_data = 8'h2a;
         'd59  :    dis_data = 8'hcc;
         'd60  :    dis_data = 8'h28;
         'd61  :    dis_data = 8'hfc;
         'd62  :    dis_data = 8'h29;
         'd63  :    dis_data = 8'hfc;
         'd64  :    dis_data = 8'h2a;
         'd65  :    dis_data = 8'h7e;
         'd66  :    dis_data = 8'h28;
         'd67  :    dis_data = 8'h01;
         'd68  :    dis_data = 8'h29;
         'd69  :    dis_data = 8'h00;
         'd70  :    dis_data = 8'haa;
         'd71  :    dis_data = 8'h00;
         'd72  :    dis_data = 8'h68;
         'd73  :    dis_data = 8'h00;
         'd74  :    dis_data = 8'h38;
         'd75  :    dis_data = 8'h99;//设置DDRAM地址
         'd76  :    dis_data = 8'h00;//设置自定义显示字符编码 高8bit 是数据不是命令
         'd77  :    dis_data = 8'h00;//设置自定义显示字符编码 低8bit
         default:    dis_data = 'h00;
     endcase 

 endmodule

显示效果：这次把星星月亮换成一个小喇叭