来源：微计算机信息   作者：郭书军 侯文杰 张延华

摘要：本文介绍基于SOPC的液晶屏接口组件的设计方法。利用SOPC Builder中的组件编辑器(Component Editor)实现液晶屏接口设计。文中系统介绍组件的硬件和软件的设计方法，该方法可将硬件抽象为软件，让开发者不必了解硬件结构就可以使用硬件，以标准C语言函数来操作组件，使用方便，具有灵活性、高效性和低成本的特点。
关键字：SOPC；组件编辑器；液晶屏

1  引言

传统的外设操作使用I/O接口方式，在硬件工程中，需要设计与外设相连的I/O接口，在软件工程中，需要用户编写I/O接口程序对外设进行初始化，设置相应的外设寄存器，这样的工作在每次新建一个工程后，都得重复进行，因此增加了开发的成本。

利用Altera公司提供的Component Editor工具可以设计符合时序要求的外设接口，并且可以将用户开发驱动程序与Nios II HAL（硬件抽象层）系统库集成在一起，形成Nios II的接口组件，在系统生成的时候，对外设进行初始化设置。这样在建立新工程时，只需将接口组件添加到系统就可以了，对组件的访问也变得轻松，使得代码可重复利用。

Nios II HAL系统库是一个轻量级实时环境，提供一个组件驱动接口，使得程序与底层硬件通信。HAL API（应用程序接口）与ANSI C标准库集成在一起，允许用户通过类C库函数访问设备和文件，例如printf()、fopen()和fwrite()等，这样其他开发者无需知道底层硬件结构就可以对组件进行操作。

2  硬件设计

在SOPC Builder中打开Component Editor，在HDL Files标签下添加硬件描述语言编写的文件，将其设定为顶层模块，该文件描述了组件与Avalon总线的接口以及组件与液晶屏的接口，系统自动对文件进行分析和模拟。

点击Signals标签，系统自动读取硬件描述语言文件中的信号，用户只需设置接口信号和信号类型。接口信号包括主端信号和从端信号，主端信号与Avalon总线相连，包括iDATA、iADDRESS、iWR_N和iCS_N等，信号类型依次为writedata、address、write_n和chipselect_n等，从端信号与LCD相连，包括LCD_DATA、LCD_ADDRESS、LCD_RD_N、LCD_WR_N和LCD_CS_N等，信号类型均为export。

从端信号与主端信号的连接用硬件描述语言描述：

assign     LCD_DATA           =     iDATA;

assign     LCD_ADDRESS    =     iADDRESS;

assign     LCD_RD_N           =     1;

assign     LCD_WR_N          =     iWR_N;

assign     LCD_CS_N           =     iCS_N;

由于始终对液晶屏进行写操作，不进行读操作，所以信号LCD_RD_N置1。

点击Interfaces标签，将接口设置为从类型，地址选择Registers类型，Avalon Slave Timing可以设置接口的时序，如图1所示。

图1  液晶屏写时序

点击SW Files标签，添加系统所需要的文件，包括两个头文件，一个C文件，选择文件类型，将它们包含在不同的文件夹下，这样就可以通过标准的C语言函数来访问组件了。

最后一步点击Component Wizard，为组件取名，点击Finish完成设计。

3  软件设计

组件生成后，组件文件夹的结构如图2所示。

图2 液晶屏接口组件

lcd_3224\inc文件夹下包含_regs.h文件，该文件定义硬件接口，例如：

#define    IOWR_ LCD_DATA(base, data)           IOWR(base, 0, data)

写参数有三个，base为组件的基地址，0表示地址偏移量，data为要写入的数据，重新定义后在源代码中可以使用自定义的名字对组件进行操作。

lcd_3224\hdl文件夹下包含.v文件，该文件描述组件的接口信号。

lcd_3224\HAL\inc文件夹下包含.h文