- 功能描述：
透過寫入指令或資料，控制內部的驅動晶片，從而實現在LCD螢幕上顯示字串：
- 設計方案：
設計將以有限狀態機的形式完成功能設計，其中涉及的狀態及相關功能如下圖1所示，
CGRAM_ADDR前面均為LCD初始化狀態，不多贅述。CGRAM_ADDR狀態下，傳送指令：要寫入CGRAM，地址為00H；下面CGRAM_WRITE狀態下，傳送資料：其中字模資料為8行八列資料，不能一次傳入，故設計一計數器，若計數到7，則跳轉下一狀態ADDR1，否則繼續CGRAM_WRITE狀態直到完成一個字元的寫入；ADDR1和ADDR2狀態下均傳送指令：要寫入DDRAM，地址分別為00H和40H，完成後均跳轉到WRITE_DDRAM狀態；WRITE_DDRAM也需要一計數器來監控傳到了第幾行 以及是否傳送完畢，結束後跳轉至STOP狀態，維持當下顯示。
下面將說明具體實現。
①使能訊號的生成： 當LCD的時脈頻率設定錯誤時，LCD的顯示就會閃，或者沒有顯示，故選擇控制使能訊號的週期生成，來達到設計要求的500Hz，這裡選擇的是計數方法，已知我們的初始時鐘是CLOCK_50，若每逢上升沿計數，為生成500Hz的工作時鐘，需每逢計數99999，進行一次歸零進入下一計數週期，並設定使能訊號LCD_EN，每逢49999進行一次翻轉，即可對應得到使能訊號；
②延時15ms的實現： 在空閒IDLE狀態下，需延時15ms進入下一狀態，綜合考慮電路效能，選擇以計數的形式來實現，同上①；
③LCD的顯示： 在LCD上顯示字元的過程就是向DDRAM的相應地址寫入資料的過程，其中DDRAM地址與顯示位置的對應關係如下圖2所示。若想要在LCD的第一行最左顯示字母A，則過程為：傳指令DDRAM地址00H\({→}\)傳資料字母A（41H）。
④自定義字元的實現： 在晶片中內建了192個常用字元的字模，存於CGROM中，可以實現基本數字和字母的直接呼叫顯示（如上文中字母A），此外還有8個允許使用者自定義字元的CGRAM，即為下圖3中綠框中所示，我們可以透過先將自定義字元寫入CGRAM，再調入寫入DDRAM的方法實現自定義字元的顯示，下面以字元\({❤}\)為例加以說明：
- 取字模： 將圖形轉換為二進位制數，顯示出來的部分置1，未顯示的部分置0，如下圖4所示，可以得到8列八位資料；
- 寫入CGRAM： 寫入CGRAM的指令如下圖5所示，其中CGRAM的地址為00H-0FH，這裡我們選擇寫入地址為00H，將上面得到的8列八位資料依次寫入CGRAM，則CGROM中00H就代表了字元\({♥}\)；
-
顯示： 即將地址指標指向DDRAM即可，寫入資料為00H。
-
關鍵程式碼：
/***main_FSM***/
//Section1
always@(posedge clk, negedge rstn) begin
if(!rstn) cur_state <= IDLE;
else if(cnt_500hz == 17'b01100001101001111)
cur_state <= next_state;
end
//Section2
always @(cur_state) begin
case(cur_state)
IDLE: begin
if(flag) next_state = CLEAR_LCD;
else next_state = IDLE;
end
CLEAR_LCD: next_state = SET_DISP_MODE;
SET_DISP_MODE: next_state = DISP_ON;
DISP_ON: next_state = SHIFT_DOWN;
SHIFT_DOWN: next_state = CGRAM_ADDR;
CGRAM_ADDR: next_state = WRITE_CGRAM;
WRITE_CGRAM: begin
if(cnt_cgram == 4'd7) next_state = ADDR1;
else next_state = WRITE_CGRAM;
end
ADDR1: next_state <= WRITE_DDRAM;
WRITE_DDRAM: begin
if(cnt_char == 6'd15) next_state = ADDR2;
else if(cnt_char == 6'd31) next_state = STOP;
else next_state = WRITE_DDRAM;
end
ADDR2: next_state = WRITE_DDRAM;
STOP: next_state = STOP;
default: next_state = IDLE;
endcase
end
//Section3
always @(posedge clk, negedge rstn) begin
if(!rstn) begin
lcd_rs <= 1'b0;
lcd_data <= 8'b00000000;
end
else begin
case(cur_state)
IDLE: begin lcd_rs<=1'b0; lcd_data<=8'b00000000; end
CLEAR_LCD: begin lcd_rs<=1'b0; lcd_data<=8'b00000001; end
SET_DISP_MODE: begin lcd_rs<=1'b0; lcd_data<=8'b00111000; end
DISP_ON: begin lcd_rs<=1'b0; lcd_data<=8'b00001100; end
SHIFT_DOWN: begin lcd_rs<=1'b0; lcd_data<=8'b00000110; end
CGRAM_ADDR: begin lcd_rs<=1'b0; lcd_data<=8'b01000000; end
WRITE_CGRAM: begin lcd_rs<=1'b1; lcd_data<=char_heart[cnt_cgram]; end
ADDR1: begin lcd_rs<=1'b0; lcd_data<=8'b10000000; end
WRITE_DDRAM: begin lcd_rs<=1'b1; lcd_data<=char; end
ADDR2: begin lcd_rs<=1'b0; lcd_data<=8'b11000000; end
STOP: begin lcd_rs<=1'b0; lcd_data<=8'b00111000; end
default: begin lcd_rs<=1'b0; lcd_data<=8'b00111000; end
endcase
end
end
- 綜合結果：
頂層模組的綜合結果如下圖6所示，僅有一lcd1602模組；
lcd1602模組的綜合結果如下圖7所示，無LATCH；
得到的狀態轉移圖如下圖8所示，與設計思路相符合；
SUMMARY的結果如下圖9所示。
- 顯示結果：
