基于Zynq的OLED驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

1、基于zynq的oled驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) o具備自發(fā)光、不需背光源、對(duì)照度高、厚度薄、視角廣、反應(yīng)速度快、可用于撓曲性面板、用法溫度范圍廣、構(gòu)造及制程較容易等優(yōu)異特性，被認(rèn)為是下一代的平面新興應(yīng)用技術(shù)。目前的驅(qū)動(dòng)大部分都是基于stm系列 芯片和傳統(tǒng)芯片。為適應(yīng)最新平臺(tái)zynq的人機(jī)交互需要，提出一種基于zynq的oled驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)辦法。文章闡述了oled的特性和spi控制方式，給出了設(shè)計(jì)流程和硬件。利用zynq的pl部分完成了oled驅(qū)動(dòng)的ip核，利用zynq的ps部分實(shí)現(xiàn)了oled的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。通過(guò)axi實(shí)現(xiàn)pl和ps的通信。最后通過(guò)測(cè)試程序，實(shí)現(xiàn)了字母、數(shù)字和點(diǎn)陣圖像的實(shí)時(shí)顯示。解決了基于zynq器

2、件在廣電儀器和電力儀表儀器中人機(jī)交互的工程技術(shù)，具有集成度高、可移植性強(qiáng)和通用性好等優(yōu)點(diǎn)。1 引言隨著近幾年技術(shù)的飛快進(jìn)展和廣泛應(yīng)用，人機(jī)交互成為嵌入式設(shè)備的迫切需要。為適應(yīng)xilinx最新平臺(tái)zynq的人機(jī)交互需要，提出一種基于zynq的oled驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)辦法。有機(jī)發(fā)光（organic lightemitting diode，oled）因?yàn)橥瑫r(shí)具備自發(fā)光、不需背光源、對(duì)照度高、厚度薄、視角廣、反應(yīng)速度快、可用于撓曲性面板、用法溫度范圍廣、構(gòu)造及制程較容易等優(yōu)異特性，被認(rèn)為是下一代的平面顯示器新興應(yīng)用技術(shù)。xilinx最新平臺(tái)zynq將處理器的軟件可編程能力與fpga的硬件可編程能力實(shí)現(xiàn)完善結(jié)合

3、，以低功耗和低成本等系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)良好的系統(tǒng)性能、靈便性和可擴(kuò)展性。目前oled的驅(qū)動(dòng)大部分都是基于stm系列arm芯片和傳統(tǒng)fpga芯片。在zynq上，xilinx提供了演示實(shí)例，但無(wú)裸機(jī)源碼，無(wú)法滿足實(shí)時(shí)性比較強(qiáng)的工程實(shí)際需求。文章具體闡述了基于zynq的oled驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)步驟和辦法，并且在基于zynq的開發(fā)板zedboard上實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)顯示字母、數(shù)字和點(diǎn)陣圖像，為zynq在儀器儀表領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交互提供了技術(shù)支撐。2 oled驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)流程zynq是一個(gè)armpspl結(jié)構(gòu)，其中pl部分就是傳統(tǒng)意義的fpga，可以便利地定制相關(guān)外設(shè)ip，也可以舉行相關(guān)的算法設(shè)計(jì)，和用法一般fpga徹低一樣。假如不

4、用法pl，zynq的ps部分和一般的arm開發(fā)一樣。zynq最大的特點(diǎn)是可以利用pl部分靈便地定制外設(shè)，掛在ps上，而一般的arm，外設(shè)是固定的。因此，zynq的硬件外設(shè)是不固定的，這也是zynq靈便性的一個(gè)表現(xiàn)。oled在zynq上是銜接在pl上，因此需要把oled對(duì)應(yīng)引腳掛在ps的硬件上，然后設(shè)計(jì)oled ip核，再通過(guò)sdk設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)程序，oled驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)流程1所示。zedbozrd控制oled的主要辦法是：自行設(shè)計(jì)一個(gè)ip核，對(duì)oled的6個(gè)控制信號(hào)和電源信號(hào)舉行規(guī)律設(shè)計(jì)和引腳約束，通過(guò)axi總線，把oled的ip核和ps聯(lián)系起來(lái)。在ps部分編寫相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)oled的控制，

5、2所示。圖1 oled驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)流程圖2 oled系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖因此，要實(shí)現(xiàn)oled顯示功 能，主要做以下幾個(gè)方面工作：設(shè)計(jì)zynq硬件系統(tǒng)（ps部分）、設(shè)計(jì)自己的ip核和ps部分驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。3 建立zynq硬件系統(tǒng)和oled ip核zynq的開發(fā)板zedboard上用法inteltronicwisechip公司的oled顯示模組ug2832hsweg04，辨別率為12832，是一款單色被動(dòng)式顯示屏，驅(qū)動(dòng)采納所羅門科技的ssd1306芯片。詳細(xì)電路3所示。按照原理圖可知，zedboard開發(fā)板用法的oled采納spi方式控制，spi模式用法的信號(hào)線和電源線有如下幾條：rst（res）：硬復(fù)位ole

6、d；dc：指令數(shù)據(jù)標(biāo)記（0，讀寫指令；1，讀寫數(shù)據(jù)）；sclk：串行時(shí)鐘線；sdin：串行數(shù)據(jù)線；vdd：規(guī)律電路電源；vbat：dcdc轉(zhuǎn)換電路電源。在spi模式下，每個(gè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度均為8位，在sclk的升高沿，數(shù)據(jù)從sdin移入到ssd1306，并且是高位在前的。圖3 oled原理圖zynq的硬件系統(tǒng)是指在pl中配置相關(guān)外設(shè)，掛載到ps中，作為ps部分的外設(shè)用法。oled驅(qū)動(dòng)主要用到6個(gè)io口，在生成硬件系統(tǒng)時(shí)，只需要利用xilinx的嵌入式工具xps生成最小硬件系統(tǒng)，然后把oled的相關(guān)引腳添加到最小硬件系統(tǒng)中。主要過(guò)程如下：（1）按照芯片型號(hào)，按照xps工具設(shè)計(jì)流程，生成zynq的最小硬件

7、系統(tǒng)。（2）在最小硬件系統(tǒng)中，添加外設(shè)ipmyoled，把oled的spi引腳添加到工程中。添加一個(gè)6位寄存器，每位和spi引腳對(duì)應(yīng)。（3）myoledip核規(guī)律設(shè)計(jì)主要完成ip核引腳添加、端口映射和用戶規(guī)律功能。首先要對(duì)設(shè)計(jì)的ip核添加引腳，在系統(tǒng)生成的mpd文件中，添加oled的相關(guān)引腳端口和方向信息。在mpd文件中，在port下添加oled的相關(guān)引腳和方向信息，詳細(xì)代碼如下：portdc ，diroportres ，diroportsclk ，diroportsdin ，diroportvbat ，diroportvdd ，diro（4）在系統(tǒng)生成的myoled.vhd文件中，用語(yǔ)言舉行

8、端口設(shè)計(jì)，主要舉行以下兩個(gè)設(shè)計(jì)。聲明ip和用戶6個(gè)信號(hào)和電源的端口。代碼如下：dc outstdlogic；res outstdlogic；sclk outstdlogic；sdin outstdlogic；vbat outstdlogic；vdd outstdlogic；將用戶端口和ip核端口舉行映射，代碼如下：dc dc，res res，sclk sclk，sdin sdin，vbat vbat，vdd vdd，（5）在系統(tǒng)生成的userlogicv文件中，用語(yǔ)言舉行規(guī)律設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)寄存器和spi對(duì)應(yīng)端口銜接并實(shí)時(shí)讀取，主要代碼如下。其中slvreg0為ip核寄存器，tmp為用戶定義暫時(shí)寄存

9、器，tmp的每一位和ip端口一一對(duì)應(yīng)。實(shí)現(xiàn)把slvreg0寄存器低6位實(shí)時(shí)傳給tmp寄存器，通過(guò)對(duì)寄存器slvreg0的寫操作達(dá)到控制6個(gè)引腳的時(shí)序。always（posedgebus2ipclk）begintmpslvreg05：0；end4 oled驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)因?yàn)閦edboard開發(fā)板上的oled用法的是spi協(xié)議，并且只支持寫，不支持讀，因此控制oled就是在sclk的時(shí)鐘下，通過(guò)sdin舉行指令和數(shù)據(jù)的傳輸。oled的控制需要經(jīng)過(guò)初始化、傳數(shù)據(jù)和指令以及對(duì)顯存設(shè)置等操作實(shí)現(xiàn)。4.1 初始化驅(qū)動(dòng)ic的初始化代碼，可以參考廠家推舉的設(shè)置，但需要按照開發(fā)板上oled實(shí)際參數(shù)舉行一些修改。按

10、照ssd1306數(shù)據(jù)手冊(cè)的初始化解釋，詳細(xì)步驟4所示。初始化的實(shí)現(xiàn)就是對(duì)ssd1306舉行寫指令。圖4 ssd1306初始化步驟4.2 寫數(shù)據(jù)和指令的實(shí)現(xiàn)在sclk時(shí)鐘下，按照要寫入的數(shù)據(jù)或者指令，設(shè)置sdin引腳的電平，一位一位地把數(shù)據(jù)寫入ssd1306。ssd1306每次傳送的指令和數(shù)據(jù)均為一個(gè)字節(jié)，傳送數(shù)據(jù)和指令的區(qū)分是通過(guò)setoleddc宏，設(shè)置該函數(shù)為寫數(shù)據(jù)，通過(guò)clroleddc宏，設(shè)置該函數(shù)為寫指令。實(shí)現(xiàn)一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)傳輸代碼如下：for（i0；i8；i）clroledsclk；if（data&0x80）setoledsdin；elseclroledsdin；setoledsc

11、lk；data1；4.3 顯存數(shù)據(jù)寫入ssd1306存儲(chǔ)器我們采納的方法是在ps的內(nèi)部建立一個(gè)oled的gram（共128個(gè)字節(jié)），在每次修改的時(shí)候，只是修改ps上的gram（事實(shí)上就是sram），在修改完之后，一次性把ps上的gram寫入到oled的gram。詳細(xì)代碼如下：voidoledrefreshgram（void）u8i，n；for（i0；i4；i）writecmd（0xb0i）；設(shè)置頁(yè)地址writecmd（0x00）；設(shè)置顯示位置列低地址，偏移了2列writecmd（0x10）；設(shè)置顯示位置列高地址for（n0；n128；n）writedata（oledgramni）；4.4 顯示結(jié)果系統(tǒng)