【正点原子FPGA连载】第二十一章 RTC实时时钟LCD显示实验--摘自【正点原子】领航者ZYNQ之FPGA开发指南_V1.2

正点原子运营 · 发表于 2020-7-15 17:47:36

本帖最后由正点原子01 于 2020-7-22 12:18 编辑

1）实验平台：正点原子领航者ZYNQ开发板
2）平台购买地址：https://item.taobao.com/item.htm?&id=606160108761
3）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/thread-301505-1-1.html
4）本章实例源码下载：

RTC实时时钟LCD显示实验.zip (1.59 MB, 下载次数: 32)

2020-7-13 12:44 上传

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5）对正点原子FPGA感兴趣的同学可以加群讨论：712557122
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第二十一章RTC实时时钟LCD显示实验

PCF8563是一款多功能时钟/日历芯片。因其功耗低、控制简单、封装小而广泛应用于电表、水表、传真机、便携式仪器等产品中。本章我们将使用领航者Zynq开发板上的PCF8563器件实现实时时钟的显示。

本章包括以下几个部分：

1.1 PCF8563简介

1.2 实验任务

1.3 硬件设计

1.4 程序设计

1.5 下载验证

1.1 PCF8563简介

PCF8563是PHILIPS公司推出的一款工业级多功能时钟/日历芯片，具有报警功能、定时器功能、时钟输出功能以及中断输出功能，能完成各种复杂的定时服务。其内部功能模块的框图如下图所示：

图21.1.1PCF8563功能框图

PCF8563有16个可寻址的8位寄存器，但不是所有位都有用到。前两个寄存器（内存地址00H、01H）用作控制寄存器和状态寄存器（CONTROL_STATUS）；内存地址02H~08H用作TIME计时器(秒~年计时器)；地址09H~0CH用于报警（ALARM）寄存器(定义报警条件)；地址0DH控制CLKOUT管脚的输出频率；地址0EH和0FH分别用于定时器控制寄存器和定时器寄存器。

秒、分钟、小时、日、月、年、分钟报警、小时报警、日报警寄存器中的数据编码格式为BCD，只有星期和星期报警寄存器中的数据不以BCD格式编码。BCD码（Binary-Coded Decimal‎）是一种二进制的数字编码形式，用四个二进制位来表示一位十进制数（0~9），能够使二进制和十进制之间的转换得以快捷的进行。

PCF8563通过I2C接口与Zynq进行通信。使用该器件时，Zynq先通过I2C接口向该器件相应的寄存器写入初始的时间数据（秒~年），然后通过I2C接口读取相应的寄存器的时间数据。有关I2C总线协议详细的介绍请大家参考“EEPROM读写实验”。

下面我们对本次实验用到的寄存器做简要的描述和说明，其他寄存器的描述和说明，请大家参考PCF8563的数据手册。

秒寄存器的的地址为02h，说明如下表所示：

表21.1.1秒寄存器描述（地址02h）

当电源电压低于PCF8563器件的最低供电电压时，VL为“1”，表明内部完整的时钟周期信号不能被保证，可能导致时钟/日历数据不准确。

BCD编码的秒数值如下表所示：

表21.1.2秒数值的BCD编码

秒寄存器的地址为03h，说明如下表所示：

表21.1.3分钟寄存器描述（地址03h）

小时寄存器的地址为04h，说明如下表所示：

表21.1.4小时寄存器描述（地址04h）

天寄存器的地址为05h，说明如下表所示：

表21.1.5天寄存器描述（地址05h）

当年计数器的值是闰年时，PCF8563自动给二月增加一个值，使其成为29天。

月/世纪寄存器的地址为07h，说明如下表所示：

表21.1.6月/世纪寄存器（地址07h）

表21.1.7月份表

年寄存器的地址为08h，说明如下表所示：

表21.1.8寄存器（地址08h）

1.2 实验任务

本节的实验任务是通过领航者Zynq开发板上的PCF8563实时时钟芯片，在RGB LCD液晶屏上来显示时间。

1.3 硬件设计

领航者开发板上PCF8563接口部分的原理图如下图所示。

图21.3.1PCF8563接口原理图

PCF8563作为I2C接口的从器件与EEPROM等模块统一挂接在领航者开发板上的IIC总线上。OSCI、OSCO与外部32.768KHz的晶振相连，为芯片提供驱动时钟；SCL和SDA分别是I2C总线的串行时钟接口和串行数据接口。

由于本实验中的管脚较多，这里仅给出XDC约束语句，XDC约束语句如下

set_property -dict {PACKAGE_PIN U18 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports sys_clk]
set_property -dict {PACKAGE_PIN J15IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports sys_rst_n]
set_property -dict {PACKAGE_PIN M17 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports iic_scl]
set_property -dict {PACKAGE_PIN M18 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports iic_sda]
set_property -dict {PACKAGE_PIN Y18 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[0]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN Y19 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[1]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN W20 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[2]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN V20 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[3]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN U14 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[4]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN U15 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[5]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN T20 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[6]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN U20 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[7]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN W14 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[8]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN Y14 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[9]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN N15 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[10]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN N16 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[11]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN V16 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[12]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN W16 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[13]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN W18 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[14]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN W19 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[15]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN T10 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[16]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN T11 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[17]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN P14 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[18]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN R14 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[19]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN V13 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[20]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN U13 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[21]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN G15 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[22]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN H15 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports {lcd_rgb[23]}]
set_property -dict {PACKAGE_PIN U17 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports lcd_hs]
set_property -dict {PACKAGE_PIN P20 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports lcd_vs]
set_property -dict {PACKAGE_PIN N20 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports lcd_de]
set_property -dict {PACKAGE_PIN Y16 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports lcd_bl]
set_property -dict {PACKAGE_PIN T16 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports lcd_clk]
set_property -dict {PACKAGE_PIN U17 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports lcd_hs]
set_property -dict {PACKAGE_PIN P20 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports lcd_vs]
set_property -dict {PACKAGE_PIN N20 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports lcd_de]
set_property -dict {PACKAGE_PIN Y16 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports lcd_bl]
set_property -dict {PACKAGE_PIN T16 IOSTANDARDLVCMOS33} [get_ports lcd_clk]

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1.4 程序设计

根据实验任务，我们可以大致规划出系统的控制流程：ZYNQ首先通过I2C总线向PCF8563写入初始时间值，然后不断地读取时间数据，并将读到的时间数据显示到LCD上。由此画出系统的功能框图如下所示：

图21.4.1PCF8563T实时时钟LCD显示系统框图

由系统框图可知，顶层模块（rtc_lcd）例化了以下三个模块，分别是IIC驱动模块（iic_dri）、PCF8563控制模块（pcf8563_ctrl）和LCD字符显示模块（lcd_disp_char）。其中LCD字符显示模块例化了读取ID模块（rd_id）、时钟分频模块（clk_div）、LCD显示模块（lcd_display）以及LCD驱动模块（lcd_driver）。

各模块端口及信号连接如图21.4.2所示：

图21.4.2顶层模块原理图

PCF8563实时时钟控制模块（pcf8563_ctrl）通过与IIC驱动模块（iic_dri）进行通信来实现对PCF8563实时时钟数据的读取；PCF8563实时时钟控制模块（pcf8563_ctrl）再将从IIC读取的时间数据送给LCD字符显示模块（lcd_disp_char），以进行显示。

顶层模块的代码如下：

module rtc_lcd(
input sys_clk,//系统时钟
input sys_rst_n,//系统复位
//RGB LCD接口
output lcd_de,//LCD 数据使能信号
output lcd_hs,//LCD 行同步信号
output lcd_vs,//LCD 场同步信号
output lcd_bl,//LCD 背光控制信号
output lcd_clk,//LCD 像素时钟
inout[23:0 lcd_rgb,//LCD RGB888颜色数据
//RTC实时时钟
output iic_scl,//RTC的时钟线scl
inout iic_sda //RTC的数据线sda
);
//parameter define
parameter SLAVE_ADDR =7'b101_0001;//器件地址(SLAVE_ADDR)
parameter BIT_CTRL =1'b0;//字地址位控制参数(16b/8b)
parameter CLK_FREQ =26'd50_000_000;//i2c_dri模块的驱动时钟频率(CLK_FREQ)
parameter I2C_FREQ =18'd250_000;//I2C的SCL时钟频率
parameter TIME_INIT =48'h19_01_01_09_30_00;//初始时间
//wire define
wire dri_clk ;//I2C操作时钟
wire i2c_exec ;//I2C触发控制
wire[15:0 i2c_addr ;//I2C操作地址
wire[7:0 i2c_data_w;//I2C写入的数据
wire i2c_done ;//I2C操作结束标志
wire i2c_ack ;//I2C应答标志 0:应答 1:未应答
wire i2c_rh_wl ;//I2C读写控制
wire[7:0 i2c_data_r;//I2C读出的数据
wire[7:0 sec ;//秒
wire[7:0 min ;//分
wire[7:0 hour ;//时
wire[7:0 day ;//日
wire[7:0 mon ;//月
wire[7:0 year ;//年
//*****************************************************
//** main code
//*****************************************************
//i2c驱动模块
i2c_dri #(
.SLAVE_ADDR (SLAVE_ADDR),//EEPROM从机地址
.CLK_FREQ (CLK_FREQ ),//模块输入的时钟频率
.I2C_FREQ (I2C_FREQ )//IIC_SCL的时钟频率
) u_i2c_dri(
.clk (sys_clk ),
.rst_n (sys_rst_n),
//i2c interface
.i2c_exec (i2c_exec ),
.bit_ctrl (BIT_CTRL ),
.i2c_rh_wl (i2c_rh_wl),
.i2c_addr (i2c_addr ),
.i2c_data_w (i2c_data_w),
.i2c_data_r (i2c_data_r),
.i2c_done (i2c_done ),
.i2c_ack (i2c_ack ),
.scl (iic_scl ),
.sda (iic_sda ),
//user interface
.dri_clk (dri_clk )
);
//PCF8563控制模块
pcf8563_ctrl #(
.TIME_INIT (TIME_INIT)
)u_pcf8563_ctrl(
.clk (dri_clk ),
.rst_n (sys_rst_n),
//IIC
.i2c_rh_wl (i2c_rh_wl),
.i2c_exec (i2c_exec ),
.i2c_addr (i2c_addr ),
.i2c_data_w (i2c_data_w),
.i2c_data_r (i2c_data_r),
.i2c_done (i2c_done ),
//时间和日期
.sec (sec ),
.min (min ),
.hour (hour ),
.day (day ),
.mon (mon ),
.year (year )
);
//LCD字符显示模块
lcd_disp_char u_lcd_disp_char(
.sys_clk (sys_clk ),
.sys_rst_n (sys_rst_n),
//时间和日期
.sec (sec ),
.min (min ),
.hour (hour ),
.day (day ),
.mon (mon ),
.year (year ),
//RGB LCD接口
.lcd_de (lcd_de ),
.lcd_hs (lcd_hs ),
.lcd_vs (lcd_vs ),
.lcd_bl (lcd_bl ),
.lcd_clk (lcd_clk ),
.lcd_rgb (lcd_rgb )
);
endmodule

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代码中第18至23行定义了一些参数，其中TIME_INIT表示RTC实时时钟的初始日期和时间，可以通过修改此参数值使PCF8563从不同的时间开始计时，例如从2019年1月1号09：30：00开始计时，需要将该参数值设置为48’h190101093000。

顶层模块中主要完成对其余模块的例化。其中I2C驱动模块（iic_dri）的代码与“EEPROM读写实验”章节中的IIC驱动模块完全相同，只是在例化时对字地址位控制（BIT_CTRL）和IIC器件地址（SLAVE_ADDR）两个参数作了修改，有关IIC驱动模块的详细介绍请大家参考“EEPROM读写实验”。

PCF8563实时时钟控制模块的代码如下所示：

module pcf8563_ctrl #(
// 初始时间设置，从高到低为年到秒，各占8bit
parameter TIME_INIT =48'h19_10_26_09_30_00)(
input clk ,//时钟信号
input rst_n ,//复位信号
//i2c interface
outputreg i2c_rh_wl ,//I2C读写控制信号
outputreg i2c_exec ,//I2C触发执行信号
outputreg[15:0 i2c_addr ,//I2C器件内地址
outputreg[7:0 i2c_data_w,//I2C要写的数据
input[7:0 i2c_data_r,//I2C读出的数据
input i2c_done ,//I2C一次操作完成
//PCF8563T的秒、分、时、日、月、年数据
outputreg[7:0 sec,//秒
outputreg[7:0 min,//分
outputreg[7:0 hour,//时
outputreg[7:0 day,//日
outputreg[7:0 mon,//月
outputreg[7:0 year //年
);
//reg define
reg[3:0 flow_cnt ;// 状态流控制
reg[12:0 wait_cnt ;// 计数等待
//*****************************************************
//** main code
//*****************************************************
//先向PCF8563中写入初始化日期和时间，再从中读出日期和时间
always@(posedge clk ornegedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
sec <=8'h0;
min <=8'h0;
hour <=8'h0;
day <=8'h0;
mon <=8'h0;
year <=8'h0;
i2c_exec <=1'b0;
i2c_rh_wl <=1'b0;
i2c_addr <=8'd0;
i2c_data_w <=8'd0;
flow_cnt <=4'd0;
wait_cnt <=13'd0;
end
elsebegin
i2c_exec <=1'b0;
case(flow_cnt)
//上电初始化
4'd0:begin
if(wait_cnt ==13'd8000)begin
wait_cnt<=12'd0;
flow_cnt<= flow_cnt +1'b1;
end
else
wait_cnt<= wait_cnt +1'b1;
end
//写读秒
4'd1:begin
i2c_exec <=1'b1;
i2c_addr <=8'h02;
flow_cnt <=flow_cnt +1'b1;
i2c_data_w<= TIME_INIT[7:0];
end
4'd2:begin
if(i2c_done ==1'b1)begin
sec <=i2c_data_r[6:0];
flow_cnt<= flow_cnt +1'b1;
end
end
//写读分
4'd3:begin
i2c_exec <=1'b1;
i2c_addr <=8'h03;
flow_cnt <=flow_cnt +1'b1;
i2c_data_w<= TIME_INIT[15:8];
end
4'd4:begin
if(i2c_done ==1'b1)begin
min <=i2c_data_r[6:0];
flow_cnt<= flow_cnt +1'b1;
end
end
//写读时
4'd5:begin
i2c_exec <=1'b1;
i2c_addr <=8'h04;
flow_cnt <=flow_cnt +1'b1;
i2c_data_w<= TIME_INIT[23:16];
end
4'd6:begin
if(i2c_done ==1'b1)begin
hour <=i2c_data_r[5:0];
flow_cnt<= flow_cnt +1'b1;
end
end
//写读天
4'd7:begin
i2c_exec <=1'b1;
i2c_addr <=8'h05;
flow_cnt <=flow_cnt +1'b1;
i2c_data_w<= TIME_INIT[31:24];
end
4'd8:begin
if(i2c_done ==1'b1)begin
day <=i2c_data_r[5:0];
flow_cnt<= flow_cnt +1'b1;
end
end
//写读月
4'd9:begin
i2c_exec <=1'b1;
i2c_addr <=8'h07;
flow_cnt <=flow_cnt +1'b1;
i2c_data_w<= TIME_INIT[39:32];
end
4'd10:begin
if(i2c_done ==1'b1)begin
mon <=i2c_data_r[4:0];
flow_cnt<= flow_cnt +1'b1;
end
end
//写读年
4'd11:begin
i2c_exec <=1'b1;
i2c_addr <=8'h08;
flow_cnt <=flow_cnt +1'b1;
i2c_data_w<= TIME_INIT[47:40];
end
4'd12:begin
if(i2c_done ==1'b1)begin
year <=i2c_data_r;
i2c_rh_wl<=1'b1;
flow_cnt <=4'd1;
end
end
default: flow_cnt <=4'd0;
endcase
end
end
endmodule

复制代码

程序中定义了一个状态流控制计数器（flow_cnt），先将初始日期和时间（TIME_INIT）写入PCF8563中，然后会循环从PCF8563中读出秒、分、时、日、月和年。在写操作是i2c_rh_wl（I2C读写控制信号）为低电平，读操作时拉高i2c_rh_wl信号。

LCD字符显示模块（lcd_disp_char）的代码由“RGBTFT-LCD字符和图片显示”实验的代码修改而来，除lcd_disp_char顶层模块外，唯一不同的地方在LCD显示模块。

LCD显示模块的代码如下所示：

module lcd_display(
input lcd_pclk ,
input rst_n ,
//日历数据
input[7:0 sec,//秒
input[7:0 min,//分
input[7:0 hour,//时
input[7:0 day,//日
input[7:0 mon,//月
input[7:0 year,//年
//LCD数据接口
input[10:0 pixel_xpos,//像素点横坐标
input[10:0 pixel_ypos,//像素点纵坐标
outputreg[23:0 pixel_data //像素点数据
);
//parameter define
localparamCHAR_POS_X_1 =11'd1;//第1行字符区域起始点横坐标
localparamCHAR_POS_Y_1 =11'd1;//第1行字符区域起始点纵坐标
localparamCHAR_POS_X_2 =11'd17;//第2行字符区域起始点横坐标
localparamCHAR_POS_Y_2 =11'd17;//第2行字符区域起始点纵坐标
localparamCHAR_WIDTH_1 =11'd80;//第1行字符区域的宽度，第1行共10个字符(加空格)
localparamCHAR_WIDTH_2 =11'd64;//第2行字符区域的宽度，第2行共8个字符(加空格)
localparamCHAR_HEIGHT =11'd16;//单个字符的高度
localparam WHITE =24'hffffff;//背景色,白色
localparam BLACK =24'h000000;//字符颜色,黑色
//reg define
reg[127:0 char [9:0];//字符数组
//*****************************************************
//** main code
//*****************************************************
//字符数组初始值,用于存储字模数据(由取模软件生成,单个数字字体大小:16*16)
always@(posedge lcd_pclk )begin
char[0]<=128'h00000018244242424242424224180000;// "0"
char[1]<=128'h000000107010101010101010107C0000;// "1"
char[2]<=128'h0000003C4242420404081020427E0000;// "2"
char[3]<=128'h0000003C424204180402024244380000;// "3"
char[4]<=128'h000000040C14242444447E04041E0000;// "4"
char[5]<=128'h0000007E404040586402024244380000;// "5"
char[6]<=128'h0000001C244040586442424224180000;// "6"
char[7]<=128'h0000007E444408081010101010100000;// "7"
char[8]<=128'h0000003C4242422418244242423C0000;// "8"
char[9]<=128'h0000001824424242261A020224380000;// "9"
end
//不同的区域绘制不同的像素数据
always@(posedge lcd_pclk ornegedge rst_n )begin
if(!rst_n)begin
pixel_data <= BLACK;
end
//在第一行显示年的千位固定值"2"
elseif((pixel_xpos >= CHAR_POS_X_1)
&&(pixel_xpos< CHAR_POS_X_1 + CHAR_WIDTH_1/10*1)
&&(pixel_ypos>= CHAR_POS_Y_1)
&&(pixel_ypos< CHAR_POS_Y_1 + CHAR_HEIGHT))begin
if(char [2][(CHAR_HEIGHT+CHAR_POS_Y_1 -pixel_ypos)*8
-((pixel_xpos-CHAR_POS_X_1)%8)-1])
pixel_data <= BLACK;//显示字符为黑色
else
pixel_data <= WHITE;//显示字符区域背景为白色
end
//在第一行显示年的百位固定值"0"
elseif((pixel_xpos >= CHAR_POS_X_1+ CHAR_WIDTH_1/10*1)
&&(pixel_xpos< CHAR_POS_X_1 + CHAR_WIDTH_1/10*2)
&&(pixel_ypos>= CHAR_POS_Y_1)
&&(pixel_ypos< CHAR_POS_Y_1 + CHAR_HEIGHT))begin
if(char [0][(CHAR_HEIGHT+CHAR_POS_Y_1 -pixel_ypos)*8
-((pixel_xpos-CHAR_POS_X_1)%8)-1])
pixel_data <= BLACK;
else
pixel_data <= WHITE;
end
//在第一行显示年的十位
elseif((pixel_xpos >= CHAR_POS_X_1+ CHAR_WIDTH_1/10*2)
&&(pixel_xpos< CHAR_POS_X_1 + CHAR_WIDTH_1/10*3)
&&(pixel_ypos>= CHAR_POS_Y_1)
&&(pixel_ypos< CHAR_POS_Y_1 + CHAR_HEIGHT))begin
if(char [year[7:4]][(CHAR_HEIGHT+CHAR_POS_Y_1- pixel_ypos)*8
-((pixel_xpos-CHAR_POS_X_1)%8)-1])
pixel_data <= BLACK;
else
pixel_data <= WHITE;
end
//在第一行显示年的个位
elseif((pixel_xpos >= CHAR_POS_X_1+ CHAR_WIDTH_1/10*3)
&&(pixel_xpos< CHAR_POS_X_1 + CHAR_WIDTH_1/10*4)
&&(pixel_ypos>= CHAR_POS_Y_1)
&&(pixel_ypos< CHAR_POS_Y_1 + CHAR_HEIGHT))begin
if(char [year[3:0]][(CHAR_HEIGHT+CHAR_POS_Y_1- pixel_ypos)*8
-((pixel_xpos-CHAR_POS_X_1)%8)-1])
pixel_data <= BLACK;
else
pixel_data <= WHITE;
end
//在第一行显示空格
elseif((pixel_xpos >= CHAR_POS_X_1+ CHAR_WIDTH_1/10*4)
&&(pixel_xpos< CHAR_POS_X_1 + CHAR_WIDTH_1/10*5)
&&(pixel_ypos>= CHAR_POS_Y_1)
&&(pixel_ypos< CHAR_POS_Y_1 + CHAR_HEIGHT))begin
pixel_data <=WHITE;
end
//在第一行显示月的十位
elseif((pixel_xpos >= CHAR_POS_X_1+ CHAR_WIDTH_1/10*5)
&&(pixel_xpos< CHAR_POS_X_1 + CHAR_WIDTH_1/10*6)
&&(pixel_ypos>= CHAR_POS_Y_1)
&&(pixel_ypos< CHAR_POS_Y_1 + CHAR_HEIGHT))begin
if(char [mon[7:4]][(CHAR_HEIGHT+CHAR_POS_Y_1- pixel_ypos)*8
-((pixel_xpos-CHAR_POS_X_1)%8)-1])
pixel_data <= BLACK;
else
pixel_data <= WHITE;
end
//在第一行显示月的个位
elseif((pixel_xpos >= CHAR_POS_X_1+ CHAR_WIDTH_1/10*6)
&&(pixel_xpos< CHAR_POS_X_1 + CHAR_WIDTH_1/10*7)
&&(pixel_ypos>= CHAR_POS_Y_1)
&&(pixel_ypos< CHAR_POS_Y_1 + CHAR_HEIGHT))begin
if(char [mon[3:0]][(CHAR_HEIGHT+CHAR_POS_Y_1- pixel_ypos)*8
-((pixel_xpos-CHAR_POS_X_1)%8)-1])
pixel_data <= BLACK;
else
pixel_data <= WHITE;
end
//在第一行显示空格
elseif((pixel_xpos >= CHAR_POS_X_1+ CHAR_WIDTH_1/10*7)
&&(pixel_xpos< CHAR_POS_X_1 + CHAR_WIDTH_1/10*8)
&&(pixel_ypos>= CHAR_POS_Y_1)
&&(pixel_ypos< CHAR_POS_Y_1 + CHAR_HEIGHT))begin
pixel_data <=WHITE;
end
//在第一行显示日的十位
elseif((pixel_xpos >= CHAR_POS_X_1+ CHAR_WIDTH_1/10*8)
&&(pixel_xpos< CHAR_POS_X_1 + CHAR_WIDTH_1/10*9)
&&(pixel_ypos>= CHAR_POS_Y_1)
&&(pixel_ypos< CHAR_POS_Y_1 + CHAR_HEIGHT))begin
if(char [day[7:4]][(CHAR_HEIGHT+CHAR_POS_Y_1- pixel_ypos)*8
-((pixel_xpos-CHAR_POS_X_1)%8)-1])
pixel_data <= BLACK;
else
pixel_data <= WHITE;
end
//在第一行显示日的个位
elseif((pixel_xpos >= CHAR_POS_X_1+ CHAR_WIDTH_1/10*9)
&&(pixel_xpos< CHAR_POS_X_1 + CHAR_WIDTH_1)
&&(pixel_ypos>= CHAR_POS_Y_1)
&&(pixel_ypos< CHAR_POS_Y_1 + CHAR_HEIGHT))begin
if(char [day[3:0]][(CHAR_HEIGHT+CHAR_POS_Y_1- pixel_ypos)*8
-((pixel_xpos-CHAR_POS_X_1)%8)-1])
pixel_data <= BLACK;
else
pixel_data <= WHITE;
end
//在第二行显示时的十位
elseif((pixel_xpos >= CHAR_POS_X_2)
&&(pixel_xpos< CHAR_POS_X_2 + CHAR_WIDTH_2/8*1)
&&(pixel_ypos>= CHAR_POS_Y_2)
&&(pixel_ypos< CHAR_POS_Y_2 + CHAR_HEIGHT))begin
if(char [hour[7:4]][(CHAR_HEIGHT+CHAR_POS_Y_2- pixel_ypos)*8
-((pixel_xpos-CHAR_POS_X_2)%8)-1])
pixel_data <= BLACK;
else
pixel_data <= WHITE;
end
//在第二行显示时的个位
elseif((pixel_xpos >= CHAR_POS_X_2+ CHAR_WIDTH_2/8*1)
&&(pixel_xpos< CHAR_POS_X_2 + CHAR_WIDTH_2/8*2)
&&(pixel_ypos>= CHAR_POS_Y_2)
&&(pixel_ypos< CHAR_POS_Y_2 + CHAR_HEIGHT))begin
if(char [hour[3:0]][(CHAR_HEIGHT+CHAR_POS_Y_2- pixel_ypos)*8
-((pixel_xpos-CHAR_POS_X_2)%8)-1])
pixel_data <= BLACK;
else
pixel_data <= WHITE;
end
//在第二行显示空格
elseif((pixel_xpos >= CHAR_POS_X_2+ CHAR_WIDTH_2/8*2)
&&(pixel_xpos< CHAR_POS_X_2 + CHAR_WIDTH_2/8*3)
&&(pixel_ypos>= CHAR_POS_Y_2)
&&(pixel_ypos< CHAR_POS_Y_2 + CHAR_HEIGHT))begin
pixel_data <=WHITE;
end
//在第二行显示分的十位
elseif((pixel_xpos >= CHAR_POS_X_2+ CHAR_WIDTH_2/8*3)
&&(pixel_xpos< CHAR_POS_X_2 + CHAR_WIDTH_2/8*4)
&&(pixel_ypos>= CHAR_POS_Y_2)
&&(pixel_ypos< CHAR_POS_Y_2 + CHAR_HEIGHT))begin
if(char [min[7:4]][(CHAR_HEIGHT+CHAR_POS_Y_2- pixel_ypos)*8
-((pixel_xpos-CHAR_POS_X_2)%8)-1])
pixel_data <= BLACK;
else
pixel_data <= WHITE;
end
//在第二行显示分的个位
elseif((pixel_xpos >= CHAR_POS_X_2+ CHAR_WIDTH_2/8*4)
&&(pixel_xpos< CHAR_POS_X_2 + CHAR_WIDTH_2/8*5)
&&(pixel_ypos>= CHAR_POS_Y_2)
&&(pixel_ypos< CHAR_POS_Y_2 + CHAR_HEIGHT))begin
if(char [min[3:0]][(CHAR_HEIGHT+CHAR_POS_Y_2- pixel_ypos)*8
-((pixel_xpos-CHAR_POS_X_2)%8)-1])
pixel_data <= BLACK;
else
pixel_data <= WHITE;
end
//在第二行显示空格
elseif((pixel_xpos >= CHAR_POS_X_2+ CHAR_WIDTH_2/8*5)
&&(pixel_xpos< CHAR_POS_X_2 + CHAR_WIDTH_2/8*6)
&&(pixel_ypos>= CHAR_POS_Y_2)
&&(pixel_ypos< CHAR_POS_Y_2 + CHAR_HEIGHT))begin
pixel_data <=WHITE;
end
//在第二行显示秒的十位
elseif((pixel_xpos >= CHAR_POS_X_2+ CHAR_WIDTH_2/8*6)
&&(pixel_xpos< CHAR_POS_X_2 + CHAR_WIDTH_2/8*7)
&&(pixel_ypos>= CHAR_POS_Y_2)
&&(pixel_ypos< CHAR_POS_Y_2 + CHAR_HEIGHT))begin
if(char [sec[7:4]][(CHAR_HEIGHT+CHAR_POS_Y_2- pixel_ypos)*8
-((pixel_xpos-CHAR_POS_X_2)%8)-1])
pixel_data <= BLACK;
else
pixel_data <= WHITE;
end
//在第二行显示秒的个位
elseif((pixel_xpos >= CHAR_POS_X_2+ CHAR_WIDTH_2/8*7)
&&(pixel_xpos< CHAR_POS_X_2 + CHAR_WIDTH_2)
&&(pixel_ypos>= CHAR_POS_Y_2)
&&(pixel_ypos< CHAR_POS_Y_2 + CHAR_HEIGHT))begin
if(char [sec[3:0]][(CHAR_HEIGHT+CHAR_POS_Y_2- pixel_ypos)*8
-((pixel_xpos-CHAR_POS_X_2)%8)-1])
pixel_data <= BLACK;
else
pixel_data <= WHITE;
end
elsebegin
pixel_data <=WHITE;//屏幕背景为白色
end
end
endmodule

复制代码

程序中第19至28行代码定义了一些参数，前7个参数定义字符显示的区域，后两个参数定义了字符的颜色和背景色，字符颜色为黑色，背景色为白色。

程序中第37至49行代码初始化字符数组的值，即数字“0”~“9”的字模数据，由取模软件生成，先将软件设置成字符模式，取模软件的设置如下：

图21.4.3字符软件设置

这里将点阵设置为16，即一个数字的字符用一行来表示。

生成字模的界面如下：

图21.4.4生成字模的软件设置

程序中第51行至260行代码根据输入的日期、时间和字符区域的坐标显示在LCD上，字符颜色为黑色，背景色为白色。

1.5 下载验证

首先将FPC排线一端与RGBLCD模块上的J1接口连接，另一端与领航者开发板上的RGBTFTLCD接口连接。然后将下载器一端连电脑，另一端与开发板上的JTAG端口连接，最后连接电源线并打开电源开关。

接下来我们下载程序，验证RGB LCD字符和图片显示的功能。下载完成后观察RGBLCD液晶屏上显示出日期和时间，并且时间在不断的计时，如下图所示，说明RGB TFT-LCD字符和图片显示程序下载验证成功。

图21.5.1实验结果

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[XILINX] 【正点原子FPGA连载】第二十一章 RTC实时时钟LCD显示实验--摘自【正点原子】领航者ZYNQ之FPGA开发指南_V1.2

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