基于VHDL語言的8×8點陣模塊控制器設計

楊斌 李亞峻 喬廣欣 李松 李毅

摘要：介紹了LED點陣顯示模塊的硬件連接、MAX7219的初始化與工作時序，用VHDL語言編程實現了時鐘分頻、數據的存儲與調用、MAX7219控制器的設計。將Basys2開發板與點陣模塊相連，將程序下載到FPGA上，實現了8×8點陣的顯示，驗證了設計的正確性，該設計具有實際應用價值。

關鍵詞：現場可編程門陣列；VHDL語言；MAX7219芯片；點陣顯示

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）05-0006-03

LED點陣顯示系統不僅能夠靜態顯示字符和圖像，而且能夠動態顯示文字、動畫、視頻等信息，在廣告、信息發布、體育比賽、工業等各個領域都有廣泛應用。

LED點陣顯示控制器的種類不少，包括單片機[1]、ARM[2， 3]、FPGA[4]，等等。本文采用DIGILENT公司的Basys2便攜式開發板，它是完整的即用型硬件系統，適于從基本邏輯器件到復雜控制器的電路設計，其上嵌有Xilinx Spartan-3E系列FPGA器件[5]。

8×8點陣有16個引腳，如果直接與微處理器相連占用引腳資源太多，實際多用譯碼器、串并轉換芯片控制點陣。本文采用的8×8點陣模塊由一片MAX7219驅動。

1 基于MAX7219的8×8點陣模塊

1.1 8×8點陣模塊的硬件連接

圖1所示為MAX7219芯片的主要引腳。它只有三個輸入端DIN、CS、CLK，可以與所有通用的微處理器相連，所以由MAX7219驅動的8×8點陣模塊克服了點陣引腳過多的問題。

MAX7219芯片的輸出端DIG0～DIG7連到8×8點陣H1～H8行，SEG DP、SEG A～G連到8×8點陣L1～L8列，DOUT作為串行輸出可用于級聯擴展。MAX7219中含有BCD編碼器（本文未用到）、多路掃描回路（對DIG0～DIG7以不低于800Hz的頻率自動輪詢掃描）、段驅動器（驅動SEG DP、SEG A～G8段）和8×8 SRAM靜態隨機存儲器（用于存儲數據）。

1.2 MAX7219的初始化與數據的存取

在DIN端輸入串行的16位數據，數據中包含如表1所示的信息。……