正点原子开拓者FPGA开发板资料连载第二十三章RGBTFT-LCD字符显示

2）摘自《开拓者FPGA开发指南》关注官方微信号公众号，获取更多资料：正点原子
3）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/thread-13912-1-1.html

第二十三章 RGB TFT-LCD字符显示实验
我们在RGB TFT-LCD彩条显示实验中通过对VGA彩条显示程序稍作修改，成功的在ATK-
7’RGBLCD液晶屏模块上显示出了彩条。本章我们同样参考VGA字符显示实验，在LCD上完成汉
字“正点原子”的显示。
本章包括以下几个部分：
23.1 RGB TFT-LCD简介
23.2 实验任务
23.3 硬件设计
23.4 程序设计
23.5 下载验证
RGB TFT-LCD简介
我们在“RGB TFT-LCD彩条显示实验”中对ATK-7’RGBLCD液晶屏模块作了详细的介绍，包
括数据输入时序、同步方式、以及分辨率等。如果大家对这部分内容不是很熟悉的话，请参考
“RGB TFT-LCD彩条显示实验”中的简介部分。
实验任务
本章的实验任务是通过开拓者开发板上的RGB TFTLCD接口在ATK-7’RGBLCD液晶屏的中心
位置显示四个汉字“正点原子”，每个汉字的大小为32*32。
硬件设计
RGB TFTLCD接口部分的硬件设计原理及本实验中各端口信号的管脚分配与“RGB TFT-LCD
彩条显示实验”完全相同，请参考“RGB TFT-LCD彩条显示实验”中的硬件设计部分。
程序设计
图 23.4.1是根据本章实验任务画出的系统框图。其中，时钟分频模块负责产生像素时钟，
LCD驱动模块产生同步信号，LCD显示模块输出图像数据。


图 23.4.1 RGB TFT-LCD字符显示实验系统框图
字符显示的原理及字模的提取方法请大家参考“VGA字符显示实验”中的程序设计部分。
由于本章实验任务要求显示汉字的大小为32*32，那么四个汉字的点阵每行为128个像素点，需
要16个Byte的数据来表示。因此在导出字模数据前，需要在“字模选项”中将“每行显示数据
—点阵”处设置为16，如下图所示：

图 23.4.2 字模格式配置界面
最终由四个汉字“正点原子”提取到的字模数据如图 23.4.3所示。数据以十六进制显示，
每行有16个Byte，对应每行四个汉字共128个像素点；共有32行，对应每个汉字的高度为32。


图 23.4.3 “正点原子”32*32字模
提取字模完成后，我们需要在LCD显示模块中将获取的点阵数据映射到液晶屏中心32*128
个的像素点的字符显示区域，从而实现字符的显示。
程序中各模块端口及信号连接如图 23.4.4所示：


图 23.4.4 顶层模块原理图
图 23.4.4中的顶层模块（lcd_rgb_char）、时钟分频模块（lcd_pll）以及LCD驱动模块
（lcd _driver）均与“RGB TFT-LCD彩条显示实验”完全相同，只对LCD显示模块（lcd_display）
作了修改。因此，这里我们重点讲解LCD显示模块，其他部分大家可以参考“RGB TFT-LCD彩条
显示实验”。
LCD显示模块的代码如下：
1 module lcd_display(
2 input lcd_clk, //lcd驱动时钟
3 input sys_rst_n, //复位信号
4
5 input [10:0] pixel_xpos, //像素点横坐标
6 input [10:0] pixel_ypos, //像素点纵坐标
7 output reg [15:0] pixel_data //像素点数据,
8 );
9
10 //parameter define
11 parameter H_DISP = 11'd800; //分辨率——行
12 parameter V_DISP = 11'd480; //分辨率——列
13
14 localparam POS_X = 11'd336; //字符区域起始点横坐标
15 localparam POS_Y = 11'd224; //字符区域起始点纵坐标
16 localparam WIDTH = 11'd128; //字符区域宽度
17 localparam HEIGHT = 11'd32; //字符区域高度
18 localparam RED = 16'b11111_000000_00000; //屏幕背景色
19 localparam BLUE = 16'b00000_000000_11111; //字符颜色
20 localparam BLACK = 16'b00000_000000_00000; //字符区域背景色
21
22 //reg define
23 reg [127:0] char[31:0]; //字符数组
24
25 //wire define
26 wire [10:0] x_cnt;
27 wire [10:0] y_cnt;
28
29 //*****************************************************
30 //** main code
31 //*****************************************************
32 assign x_cnt = pixel_xpos - POS_X; //像素点相对于字符区域起始点水平坐标
33 assign y_cnt = pixel_ypos - POS_Y; //像素点相对于字符区域起始点竖直坐标
34
35 //给字符数组赋值，显示汉字“正点原子”，汉字大小为32*32
36 always @(posedge lcd_clk) begin
37 char[0 ] <= 128'h00000000000000000000000000000000;
38 char[1 ] <= 128'h00000000000000000000000000000000;
39 char[2 ] <= 128'h00000000000100000000002000000000;
40 char[3 ] <= 128'h000000380001800002000070000000C0;
41 char[4 ] <= 128'h0000007C0001800003FFFFF803FFFFE0;
42 char[5 ] <= 128'h0FFFFFFE0001800003006000000001E0;
43 char[6 ] <= 128'h0001E000000180600300600000000300;
44 char[7 ] <= 128'h0001E0000001FFF00300C00000000600;
45 char[8 ] <= 128'h0001E000000180000310804000001800;
46 char[9 ] <= 128'h0001E00000018000031FFFE000003000;
47 char[10] <= 128'h0001E00000018000031800400001C000;
48 char[11] <= 128'h0181E00000018000031800400001C000;
49 char[12] <= 128'h01E1E000018181800318004000018000;
50 char[13] <= 128'h01F1E00001FFFFC0031FFFC000018010;
51 char[14] <= 128'h01E1E0E0018001800318004000018038;
52 char[15] <= 128'h01E1FFF001800180031800403FFFFFFC;
53 char[16] <= 128'h01E1E018018001800318004000018000;
54 char[17] <= 128'h01E1E000018001800218004000018000;
55 char[18] <= 128'h01E1E00001800180021FFFC000018000;
56 char[19] <= 128'h01E1E000018001800210304000018000;
57 char[20] <= 128'h01E1E00001FFFF800200300000018000;
58 char[21] <= 128'h01E1E000018001800606300000018000;
59 char[22] <= 128'h01E1E000018001000607370000018000;
60 char[23] <= 128'h01E1E00000000000060E31C000018000;
61 char[24] <= 128'h01E1E000001000400418307000018000;
62 char[25] <= 128'h01E1E000020830600430303800018000;
63 char[26] <= 128'h01E1E038020C18300860301800018000;
64 char[27] <= 128'h01E1E07C060E18180883700800018000;
65 char[28] <= 128'h7FFFFFFE0C0618181100F008003F8000;
66 char[29] <= 128'h000000001C0408182000600000070000;
67 char[30] <= 128'h00000000000000000000000000020000;
68 char[31] <= 128'h00000000000000000000000000000000;
69 end
70
71 //给不同的区域绘制不同的颜色
72 always @(posedge lcd_clk or negedge sys_rst_n) begin
73 if (!sys_rst_n)
74 pixel_data <= BLACK;
75 else begin
76 if((pixel_xpos >= POS_X) && (pixel_xpos < POS_X + WIDTH)
77 && (pixel_ypos >= POS_Y) && (pixel_ypos < POS_Y + HEIGHT)) begin
78 if(char[y_cnt][11'd127 - x_cnt])
79 pixel_data <= BLUE; //绘制字符为蓝色
80 else
81 pixel_data <= BLACK; //绘制字符区域背景为黑色
82 end
83 else
84 pixel_data <= RED; //绘制屏幕背景为红色
85 end
86 end
87
88 endmodule
LCD显示模块直接在“VGA字符显示实验”中VGA显示模块的基础上稍作修改即可。由于在
代码的10至20行声明了一系列的变量，定义了屏幕分辨率、字符在屏幕上显示的位置、以及字
符的大小、颜色等，因此我们可以非常方便地通过修改这些变量来满足本章的实验要求。
因为字符的大小相比于VGA字符显示实验发生了改变，因此在程序的第23行我们将字符数
组的位宽调整为128bit，并将前面提取的字模数据赋值给该字符数组，如程序中第35~69行所
示。另外程序第78行将字符显示区域内的像素点与字符数组char中的点阵数据一一映射，此处
需要将字符数组的索引调整为char[y_cnt][11'd127 - x_cnt]。有关该模块更详细的设计思路
请大家参考“VGA字符显示实验”。
图 23.4.5为LCD显示模块显示汉字“正点原子”第13行时SignalTap抓取的波形图。对照
取模得到的点阵数据第13行（01E1E000018181800318004000018000）可以看出，当点阵数据为
0时，像素点被赋值为黑色（0000）；当点阵数据为1时，像素点被赋值为蓝色（001F）；字符
显示区域外的屏幕背景为红色（F800）。各区域中的像素点能够被赋以正确的颜色值。


图 23.4.5 SignalTap波形图
下载验证
RGB TFT-LCD字符显示实验的工程位于lcd_rgb_char文件夹中，请大家参考RGB TFT-LCD彩
条 显 示 实 验 中 的 下 载 验 证 方 法 ， 将 lcd_rgb_char/par/output_files 目 录 下 的
“lcd_rgb_char.sof”文件下载至开发板。下载完成后在ATK-7’RGBLCD液晶屏模块上观察显
示的汉字如图 23.5.1所示，说明RGB TFT-LCD字符显示程序下载验证成功。

图 23.5.1 RGB TFT-LCD字符显示