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1、2005年仪表技术与传感器2005 第3期InstrumentTechniqueandSensorNo13基于FPGA的新型键盘、显示电路设计刘敬猛,王田苗,魏洪兴,王 伟(北京航空航天大学机器人研究所,北京 100083)摘要:介绍一种基于FPGA的键盘和显示电路的设计和实现。利用FPGA实现复杂时序的功能,同时结合使用串行输入/并行输出移位寄存器,设计了6位LED的动态显示和6个按键开关的键盘电路。电路结构简单、便于扩展、可靠性高、易实现。该电路已成功应用于研究的交流伺服系统中。关键词:FPGA;移位寄存器;动态显示中图分类号:TH703
2、文献标识码:B 文章编号:1002-1841(2005)03-0043-03CircuitDesignofKeyboardandDisplayBasedonFPGALIUJing2meng,WANGTian2miao,WEIHong2xing,WANGWei(RoboticsInstitute,BeihangUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing100083,China)Abstract:Presentedthedesignandrealizationofkeyboardanddisplay
3、circuit.SixLEDdynamicdisplayandsixkeyskeyboardcir2cuithavebeendesigned,whichusesthecomplexschedulingfunctionofFPGAcombinedwiththeserialinput/paralleloutputshiftregis2ters.Thecircuitpossessesthecharacteristicssuchassimplestructure,highreliability,anditisconvenienttoextendandea
4、sytorealize.ThiscircuithasbeensuccessfullyappliedtoACservosystem.KeyWords:FPGA;ShiftRegister;DynamicDisplay1 引言描,节省了CPU的时间,优化了硬件设计,减少了显示[1]键盘分为编码键盘和非编码键盘。显示器主板和主控板间的连线,它需要占用CPU的1个SCI端要有LED(LightEmittingDiode)、LCD(LiquidCrystalDis2口,而一般的CPU只有1个SCI端口,此端口常用于play)、CRT显示器等。讨论的显示器是
5、LED,显示方和上位机或其他智能设备的串行通信,且该方法虽然式是动态显示方式,键盘是独立式非编码键盘。现场软件的编制虽然比前两种少,但要占用CPU的一些时可编程门阵列(FPGA)是20世纪80年代中期出现的间。[2]一种实现数字逻辑的新技术。FPGA采用类似于掩2 基于FPGA的键盘、显示电路设计方法膜编程的门阵列通用结构,因而具有更高的集成度、CPU是TI公司的DSP芯片TMS320LF2407A,键更强的逻辑实现能力和更好的设计灵活性。同时它盘、显示电路采用的核心器件是FPGA加串行输入/并还具有在线仿真能力,这种软件的仿真可以非常方便行输出
6、移位寄存器,利用串行输入/并行输出移位寄地检查设计的内部接点。存器的优点,减少DSP的I/O资源占用,开漏的并行键盘扫描和显示器动态显示是比较耗时和浪费输出接口可以直接和数码管相连而不必加驱动电路。资源的操作,这部分操作有3种传统的处理方法:第1同时结合了FPGA处理复杂的时序方便的特点,使得种是用CPU外加并行口扩展芯片(如Intel公司的该电路具有结构简单、便于扩展、高可靠和易实现等8155、8255等)和驱动芯片(如74HC06及74HC07)完特点。成硬件设计,CPU软件定时扫描获取键值以及刷新显2.1 硬件设计示,这是最为经典的方法,其
7、缺点是占用CPU较多的硬件原理框图如图1所示。它的功能是:扫描键硬件资源和时间,而且线路板的面积也比较大。第2盘阵列,读取6个按键的键值,并把所得的键值通过种是使用专用控制芯片,如三菱公司生产的M8279,外部总线送给DSP;通过外部总线读取要显示的值,由它负责LED刷新显示和闭合按键键值的获取,但它定时动态刷新6个LED显示器。晶振为FPGA提供时和LED显示器的接口仍需加驱动芯片。这种方法的钟源,FPGA和DSP总线通信是异步方式,FPGA可以优点是CPU软件工作量小、占用IO资源少,缺点是成和CPU共用同一个晶振,也可单独处接有源晶振。在本
8、高,使用不够灵活且占用线路板的面积也较大。以一般情况下,FPGA的工作频率要高于CPU的工作频上两种方法的信号传输可靠性差,而且过多的并
