数字系统设计与VerilogHDL-9版-第8章 Verilog 驱动常用 IO 外设

数字系统设计与VerilogHDL(第9版）数字系统设计与VerilogHDL（第9版）第8章

Verilog驱动常用I/O外设8.1标准PS/2键盘8.24×4矩阵键盘8.3汉字图形点阵液晶8.4VGA显示器

8.5TFT-LCD液晶屏8.6音乐演奏电路8.7数字钟PS/2键盘接口时序（a）数据发送时序（b）数据接收时序8.1标准PS/2键盘PS/2键盘中0～9十个数字键和26个英文字母键对应的通码、断码键通码断码键通码断码A1CF01CS1BF01BB32F032T2CF02CC21F021U3CF03CD23F023V2AF02AE24F024W1DF01DF2BF02BX22F022G34F034Y35F035H33F033Z1AF01AI43F043045F045J3BF03B116F016K42F04221EF01EL4BF04B326F026M3AF03A425F025N31F03152EF02EO44F044636F036P4DF04D73DF03DQ15F01583EF03ER2DF02D946F046PS/2键盘连接至目标板8.24×4矩阵键盘4×4矩阵键盘电路在AssignmentEditor窗口将端口col_in设置为弱上拉8.24×4矩阵键盘4×4矩阵键盘连接至目标板8.3汉字图形点阵液晶图形点阵液晶显示模块广泛应用于智能仪器仪表、工业控制领域、通信和家用电器中。本节用FPGA控制LCD12864B汉字图形点阵液晶实现字符和图形的显示。LCD12864B可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16×16点阵）、128个字符（8×16点阵）及64×256点阵显示RAM（GDRAM）。LCD12864B的初始化指令初始化过程字符显示图形显示18'h388'h3028'h0C8'h3E38'h018'h3648'h068'h01行地址/XY1:'h802:'h903:'h884:'h98Y:'h80～'h9FX:'h80/'h88汉字图形点阵液晶静态显示效果8.4VGA显示器VGA显示器采用光栅扫描方式，即轰击荧光屏的电子束在CRT显示器上从左到右、从上到下做有规律的移动，其水平移动受水平同步信号HSYNC控制，垂直移动受垂直同步信号VSYNC控制。扫描方式一般分为逐行扫描和隔行扫描，这里采用逐行扫描。完成一行扫描的时间称为水平扫描时间，其倒数称为行频率，完成一帧（整屏）扫描的时间称为垂直扫描时间，其倒数称为场频，又称刷新率。VGA工业标准要求的时钟频率如下：时钟频率（Clockfrequency） 25.175MHz（像素输出的频率）行频（Linefrequency） 31469Hz场频（Fieldfrequency） 59.94HzVGA接口与FPGA器件间的连接电路VGA行、场扫描时序标准VGA显示模式行、场扫描的时序标准VGA显示模式行、场扫描的时间参数VGA彩条实际显示效果VGA彩色圆环显示效果VGA图像显示控制器设计VGA图像显示控制器结构框图R、G、B三基色均采用4位表示的LENA图像截屏显示效果8.5TFT-LCD液晶屏

用FPGA控制TFT-LCD液晶屏，实现彩色圆环形状的静态显示。用锁相环IP核altpll产生9MHz像素时钟c0设置页面标准VGA显示模式行、场扫描的时序4.3英寸TFT屏（480×272）圆环显示效果例8.15救护车警报声发生器的Verilog代码moduleambulance(inputsys_clk,sys_rst,outputregsign=0, //指示音调持续时间outputregspk);parameterNOTE3=50_000_000/659/2; //659Hz对应的分频系数parameterNOTE6=50_000_000/880/2; //880Hz对应的分频系数parameterCLK2HZ=50_000_000/2/2; //2Hz对应的分频系数reg[24:0]tone2=0;always@(posedgesys_clk)beginif(tone2==0)begintone2<=CLK2HZ;sign<=~sign;endelsebegintone2<=tone2-1;endendreg[16:0]count=0;always@(posedgesys_clk,negedgesys_rst)beginif(!sys_rst)spk<=0; //异步复位elseif(count==0)begincount<=(sign?NOTE3-1:NOTE6-1);spk<=~spk;endelsebegincount<=count-1;endendendmodule8.6音乐演奏电路8.6音乐演奏电路用FPGA器件驱动扬声器构成乐曲演奏电路，演奏乐曲选择“梁祝”片段。选取6MHz为基准频率，所有音符均从该基准频率分频得到；为了减小输出的偶次谐波分量，最后输出到扬声器的波形设定为方波，故在输出端增加一个二分频器，因此基准频率为3MHz。由于音符频率多为非整数，故将计算得到的分频数四舍五入取整。该乐曲各音符频率及相应的分频比如表所示。

目标板外接蜂鸣器

8.7数字钟设计实现数字钟电路，用字符液晶LCD1602显示小时、分钟和秒，用冒号分隔，并具有四个调整按键，提供以下调整功能。

复位：按下该键，小时、分钟和秒全部清0，优先级最高。

秒调整：按下该键，调整秒数值，秒数值快速变化。

分钟调整：按下该键，调整分钟数值，分钟数值快速变化。

小时调整：按下该键，调整小时数值，小时数值快速变化。数字钟显示效果8-1由8个触发器构成的m序列产生器，如图所示。（a）写出该电路的生成多项式。（b）用VerilogHDL描述m序列产生器，写出源代码。（c）编写仿真程序对其仿真，查看输出波形图。习题88-2设计一个图像显示控制器，自选一幅图像存储在FPGA中并显示在VGA显示器上，可增加必要的动画显示效果。8-3设计乐曲演奏电路，乐曲选择“铃儿响叮当”，或其他熟悉的乐曲。8-4设计保密数字电子锁。要求如下。（a）电子锁开锁密码为8位二进制码，用开