CLCD 모듈 구조

[밝은미소]

LCD 모듈의 내부블럭도

일반적인 LCD 모듈에서 사용하는 LCD 콘트롤러의 내부 구조는 아래 그림과 같이 구성되어 있으며, 사용자에게 필요한 부분만 간단히 살펴보기로 한다.

LCD 내부 레지스터

·        IR(Instruction Register) 레지스터
IR 레지스터는 LCD 모듈을 제어하는 명령을 저장하는데 사용하며, 이 레지스터는 써넣기만 되고, 읽기는 되지 않는다.

·        DR(Data Register) 레지스터
어떤 문자를 나타낼 것인가에 대해 그 문자의 코드를 써넣을 때 사용된다.
① 디스플레이 데이터 램(DD RAM: Display Data RAM)
② 문자 생성 램(CG RAM: Character Generator RAM)
⇒ 데이터 레지스터에 써넣은 문자가 내부 동작에 의해 자동적으로 DD 또는 CG RAM에 써넣어지고 이것이 바로 LCD 화면에 나타나는 것이다. CG RAM의 경우는 사용자가 임의의 문자를 만들어 쓰기 위한 것이다.

LCD 핀 사양 및 기능 선택

핀번호	기호	레벨	기능
1	Vss	L	그라운드 (0 V)
2	Vdd	H	전원공급 (5 V)
3	Vo		LCD의 밝기 조절
4	RS	H/L	L: IR 선택 H: DR 선택
5	R/W	H/L	L: write (CPU→LCD) H: read (LCD→CPU)
6	E	H	모듈 enable 신호
[7:14]	DB[0:7]	H	Data Bus
15	A	H	Backlight LED 전원(0~5V)
16	K	L	Backlight LED 전원(0V)

LCD 모듈의 타이밍도

아래 그림은 LCD의 읽기 쓰기에 대한 타이밍도를 표현한 것이다. 단위는 nsec로 최소값을 의미한다. 

LCD 모듈의 RS,R/W 선택

RS	R/W	동 작
0	0	IR 선택, IR 쓰기, 내부 동작 표시 클리어
0	1	비지 플래그(BF)와 어드레스 카운터 읽기
1	0	DR 선택, DR 쓰기 내부동작: DR → DD RAM, CG RAM
1	1	DR 선택, DR 읽기 내부동작: DD RAM, CG RAM → DR

LCD 모듈의 명령어의 종류

명령	코드										실행 시간
	RS	R/W	DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0
표시 클리어	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1.64ms
커서 홈	0	0	0	0	0	0	0	0	1	x	1.64ms
엔트리 모드 세트	0	0	0	0	0	0	0	1	I/D	S	40us
표시 온/오프 제어	0	0	0	0	0	0	1	D	C	B	40us
커서/표시 쉬프트	0	0	0	0	0	1	S/C	R/L	x	x	40us
펑션 세트	0	0	0	0	1	DL	N	F	x	x	40us
CG RAM 번지 세트	0	0	0	1	CG RAM 번지						40us
DD RAM 번지 세트	0	0	1	DD RAM 번지							40us
비지플래그/번지카운터 읽기	0	1	BF	DD RAM 번지							40us
CG RAM, DD RAM 쓰기	1	0	데이터								40us
CG RAM, DD RAM 읽기	1	1	데이터								40us

명령어 상세 설명

·        표시 클리어

DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0
0	0	0	0	0	0	0	1

·        화면 클리어 후 커서는 홈 위치(00 번지)로 돌아간다. 그리고, DD RAM의 모든 어드레스에 스페이스 코드인 0x20이 들어가고 AC(Address Counter)에 DD RAM 어드레스에 0번지가 세트된다.

AC는 DD/CG RAM으로 데이터를 쓰거나 기억된 데이터를 읽을 때, 목적지가 되는 RAM의 어드레스를 지정한다. IR에 어드레스 세트 인스트럭션을 써 넣으면, IR에서 AC로 어드레스 정보가 전송된다.

DD/CG RAM에 문자 데이터를 써넣으면 엔트리 모드 설정에 따라서 AC는 자동적으로 +1 혹은 -1만큼 증감한다. 그리고, AC의 내용은 RS가 0, R/W가 1일 때, DB0~DB7을 통해서 읽는다.

·        커서 홈

DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0
0	0	0	0	0	0	1	x

·        - x: 무효 비트, 1이든 0이든 상관없다.

커서를 0으로 돌아가게 한다. AC에 DD RAM의 어드레스의 0번지가 세트된다.

·        엔트리 모드 세트

DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0
0	0	0	0	0	1	I/D	S

·        커서의 진행방향(AC의 증감 방향과 같다) 및 표시를 쉬프트 시킬 것인지를 지정한다.

- Increment/Decrement
  I/D=1: 어드레드를 +1
  I/D=0: 어드레드를 -1
- Shift
  S가 1일 때, 표시된 문자 전체를 좌/우로 이동시킨다. 단 이때 커서의 위치는 변하지 않는다.
  I/D=1, S=1: 좌로 쉬프트
  I/D=0, S=1: 우로 쉬프트
  S=0: 표시는 쉬프트되지 않는다.

·        표시 ON/OFF 제어

DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0
0	0	0	0	1	D	C	B

·        표시 ON/OFF, 커서 ON/OFF, 커서 위치에 있는 문자의 점멸을 설정한다. 커서의 ON/OFF 및 점멸은 AC로 지정되어 있는 DD RAM 어드레스에 해당하는 문자가 된다.

D=1: 표시 ON, D=0: 표시 OFF
C=1: 커서 ON, C=0: 커서 OFF
B=1: 점멸 ON, B=0: 점멸 OFF

·        커서/표시 쉬프트

DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0
0	0	0	1	S/C	R/L	x	x

·        DD RAM의 내용은 변경하지 않고, 커서 이동과 표시 쉬프트를 한다. 커서의 이동은 1행의 40번째에서 2행의 처음으로 온다. 그러나 표시 쉬프트는 두 행이 동시에 된다.

S/C=0, R/L=0: 커서 위치를 좌로 이동 (AC -= 1)
S/C=0, R/L=1: 커서 위치를 우로 이동 (AC += 1)
S/C=1, R/L=0: 표시 전체를 좌로 이동, 표시는 커서에 따라 움직인다.
S/C=1, R/L=1: 표시 전체를 우로 이동, 커서는 움직이지 않는다.

·        펑션 세트

DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0
0	0	1	DL	N	FL	x	x

·        DL=1: 8비트(DB[0:7]) 인터페이스 세트
DL=0: 4비트(DB[4:7]) 인터페이스 세트, 상위 4비트 전송후 하위 4비트 전송
N: 표시 행수의 설정(0: 1행, 1: 2행)
F: 문자 폰트를 설정 (0: 5×7도트, 1: 5×10도트)

·        CG RAM 어드레스 세트

DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0
0	1	A5	A4	A3	A2	A1	A0

·        A[5:0]로 표시되는 CG RAM의 어드레스가 AC에 설정되고 이후 읽기/쓰기 데이터는 CG RAM에 쓰이고 읽혀지게 된다.

·        DD RAM 어드레스 세트

DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0
1	A6	A5	A4	A3	A2	A1	A0

·        A[6:0]로 표시되는 DD RAM의 어드레스가 AC에 설정되고 이후 읽기/쓰기 데이터는 DD RAM에 쓰이고 읽혀지게 된다.

3.  소스코드

module CLCD_test(

clk20m,

  reset,

lcd_en,

lcd_rs,

lcd_rw,

lcd_data

);

input clk20m;

input reset;

output lcd_en;

output lcd_rs;

output lcd_rw;

output [7:0] lcd_data;

reg clk_1khz;

reg [17:0] cnt_1khz;

reg [3:0] dit0;

reg [3:0] dit1;

reg [3:0] dit2;

reg [3:0] dit3;

always @(posedge reset or posedge clk20m)

begin

if(reset == 1'b1)

cnt_1khz <= 0;

else if(cnt_1khz == 9999) begin              //  --(1)   

cnt_1khz <= 0;

clk_1khz <= !clk_1khz;

end else begin

cnt_1khz <= cnt_1khz + 1;

end

end

character_lcd character_lcd

(

.clk_1khz_bufg (clk_1khz),

.reset (reset),

.lcd_en (lcd_en),

.lcd_rs (lcd_rs),

.lcd_rw (lcd_rw),

.lcd_data (lcd_data)

);

endmodule 

module character_lcd(

clk_1khz_bufg,

reset,

lcd_en,

lcd_rs,

lcd_rw,

lcd_data

);

input clk_1khz_bufg;

input reset;

output lcd_en;

output lcd_rs;

output lcd_rw;

output [7:0] lcd_data;

reg [8:0] lcd_cnt;

wire [7:0] lcd_state;

reg [7:0] lcd_db;

parameter [7:0] LCD_BLANK = 8'b00100000;

parameter [7:0] LCD_DASH = 8'b00101101;

parameter [7:0] LCD_COLON = 8'b00111010;

parameter [7:0] LCD_PERIODE = 8'b00101110;

parameter [7:0] LCD_EQUAL = 8'b00111101;

parameter [7:0] LCD_0 = 8'b00110000;

parameter [7:0] LCD_1 = 8'b00110001;

parameter [7:0] LCD_2 = 8'b00110010;

parameter [7:0] LCD_3 = 8'b00110011;

parameter [7:0] LCD_4 = 8'b00110100;

parameter [7:0] LCD_5 = 8'b00110101;

parameter [7:0] LCD_6 = 8'b00110110;

parameter [7:0] LCD_7 = 8'b00110111;

parameter [7:0] LCD_8 = 8'b00111000;

parameter [7:0] LCD_9 = 8'b00111001;

parameter [7:0] LCD_A = 8'b01000001;

parameter [7:0] LCD_B = 8'b01000010;

parameter [7:0] LCD_C = 8'b01000011;

parameter [7:0] LCD_D = 8'b01000100;

parameter [7:0] LCD_E = 8'b01000101;

parameter [7:0] LCD_F = 8'b01000110;

parameter [7:0] LCD_G = 8'b01000111;

parameter [7:0] LCD_H = 8'b01001000;

parameter [7:0] LCD_I = 8'b01001001;

parameter [7:0] LCD_J = 8'b01001010;

parameter [7:0] LCD_K = 8'b01001011;

parameter [7:0] LCD_L = 8'b01001100;

parameter [7:0] LCD_M = 8'b01001101;

parameter [7:0] LCD_N = 8'b01001110;

parameter [7:0] LCD_O = 8'b01001111;

parameter [7:0] LCD_P = 8'b01010000;

parameter [7:0] LCD_Q = 8'b01010001;

parameter [7:0] LCD_R = 8'b01010010;

parameter [7:0] LCD_S = 8'b01010011;

parameter [7:0] LCD_T = 8'b01010100;

parameter [7:0] LCD_U = 8'b01010101;

parameter [7:0] LCD_V = 8'b01010110;

parameter [7:0] LCD_W = 8'b01010111;

parameter [7:0] LCD_X = 8'b01011000;

parameter [7:0] LCD_Y = 8'b01011001;

parameter [7:0] LCD_Z = 8'b01011010;

parameter [7:0] LCD_UNDER = 8'b01011111;

parameter [7:0] LCD_S_a = 8'b01100001;

parameter [7:0] LCD_S_b = 8'b01100010;

parameter [7:0] LCD_S_c = 8'b01100011;

parameter [7:0] LCD_S_d = 8'b01100100;

parameter [7:0] LCD_S_e = 8'b01100101;

parameter [7:0] LCD_S_f = 8'b01100110;

parameter [7:0] LCD_S_g = 8'b01100111;

parameter [7:0] LCD_S_h = 8'b01101000;

parameter [7:0] LCD_S_i = 8'b01101001;

parameter [7:0] LCD_S_j = 8'b01101010;

parameter [7:0] LCD_S_k = 8'b01101011;

parameter [7:0] LCD_S_l = 8'b01101100;

parameter [7:0] LCD_S_m = 8'b01101101;

parameter [7:0] LCD_S_n = 8'b01101110;

parameter [7:0] LCD_S_o = 8'b01101111;

parameter [7:0] LCD_S_p = 8'b01110000;

parameter [7:0] LCD_S_q = 8'b01110001;

parameter [7:0] LCD_S_r = 8'b01110010;

parameter [7:0] LCD_S_s = 8'b01110011;

parameter [7:0] LCD_S_t = 8'b01110100;

parameter [7:0] LCD_S_u = 8'b01110101;

parameter [7:0] LCD_S_v = 8'b01110110;

parameter [7:0] LCD_S_w = 8'b01110111;

parameter [7:0] LCD_S_x = 8'b01111000;

parameter [7:0] LCD_S_y = 8'b01111001;

parameter [7:0] LCD_S_z = 8'b01111010;

always @(posedge clk_1khz_bufg or posedge reset)

begin

if(reset == 1'b1)

lcd_cnt <= 0;

else if(lcd_cnt == 9'b001111000)                 //=> 8'b001111010 = 3C               //  --(2)   

lcd_cnt <= 9'b000110100; // => 8'b00011010 = 1A              

else

lcd_cnt <= lcd_cnt + 1;

end

assign lcd_state = lcd_cnt[8:1];  //  --(3)   

always @*

begin

case (lcd_state)      //  --(4)  

// rw=0, rs=0

8'h00 : lcd_db = 8'b00111000;  // function set(8bit interface, 5*7 dot) -15ms delay

8'h0A : lcd_db = 8'b00111000; // function set(8bit interface, 5*7 dot) -4.1ms delay

8'h12 : lcd_db = 8'b00111000; // function set(8bit interface, 5*7 dot) -100us delay

8'h16 : lcd_db = 8'b00111000; // function set(8bit interface, 5*7 dot)

8'h17 : lcd_db = 8'b00001100; // display on

8'h18 : lcd_db = 8'b00000001; // clear display

8'h19 : lcd_db = 8'b00000110; // entry mode set(increment address, no shift)

// rw=0, rs=0

8'h1A : lcd_db = 8'b10000000;

// rw=0, rs=1

8'h1B : lcd_db = LCD_BLANK;

8'h1C : lcd_db = LCD_BLANK;

8'h1D : lcd_db = LCD_BLANK;

8'h1E : lcd_db = 8'h5B; // [

8'h1F : lcd_db = LCD_X;

8'h20 : lcd_db = LCD_F;

8'h21 : lcd_db = LCD_C;

8'h22 : lcd_db = LCD_DASH;

8'h23 : lcd_db = LCD_X;

8'h24 : lcd_db = LCD_C;

8'h25 : lcd_db = LCD_1;

8'h26 : lcd_db = LCD_4;

8'h27 : lcd_db = LCD_4;

8'h28 : lcd_db = 8'h5D; // ]

8'h29 : lcd_db = LCD_BLANK;

8'h2A : lcd_db = LCD_BLANK;

// rw=0, rs=0

8'h2B : lcd_db = 8'b11000000;

// rw=0, rs=1

8'h2C : lcd_db = LCD_C;

8'h2D : lcd_db = LCD_O;

8'h2E : lcd_db = LCD_U;

8'h2F : lcd_db = LCD_N;

8'h30 : lcd_db = LCD_T;

8'h31 : lcd_db = LCD_U;

8'h32 : lcd_db = LCD_P;

8'h33 : lcd_db = 8'h26; //&

8'h34 : lcd_db = LCD_D;

8'h35 : lcd_db = LCD_W;

8'h36 : lcd_db = LCD_EQUAL;

8'h37 : lcd_db = LCD_0;

8'h38 : lcd_db = LCD_0;

8'h39 : lcd_db = LCD_0;

8'h3A : lcd_db = LCD_0;

8'h3B : lcd_db = LCD_BLANK;

default : lcd_db = 0;

endcase

end

assign lcd_rw = 0;              //  --(5)  

assign lcd_rs = ((lcd_state >= 8'h00 & lcd_state < 8'h1B) | lcd_state == 8'h2B) ? 0 : 1;   //  --(6)  

assign lcd_en = !lcd_cnt[0];     //  --(7)  

assign lcd_data = lcd_db;

endmodule

=====================================================================================================

 (1) : 1KHz 생성 합니다 즉 Character LCD 운용 클럭으로 1KHz를 사용합니다

 (2) :  lcd_cnt 의 값을  "001110010"까지 증가합니다 왜???

 (3) :  lcd_state에  lcd_cnt(8 downto 1)의 값을 입력합니다

 (4) :  lcd_state의 값에 따라 Character LCD 초기화 및 표시할 데이터 값을 기록합니다

 (5) :  Character LCD의 rw값은 항상 '0'을 출력 합니다 즉 busy 체크를 하지 아니하고 적절한 Delay를

         사용함으로서 타이밍을 설정합니다

 (6) : Character LCD의 rs값은 lcd_state의 값에 따라 Data/Instruction Register로 구분됩니다

        찬찬히 소스코드에 있는 주석과 비교해 보세요 

 (7) : Character LCD의 en값은 lcd_cnt(0)의 값에 부정을 한 값입니다 

        위 타이밍 챠트를 참고하세요

4. 동작

  아래와 같이 동작 수행을 완료 하였습니다 여러분은 다른 캐릭터를 기록해 보세요

  손쉽게 성공하시리라 생각됩니다

=====================================================================================================

[SystemVerilog]

ERROR:Cpld:1244 - Unexpected Exception 오류가 발생하네요.
이상한 건 Error는 0으로 나옵니다.
bin파일은 만들어 지네요.
Xilinx에 문의해야 할 Error 메세지인 것 같습니다. 내부 로직 문제보다 SW툴의 오류 이유를 알아야 할듯 합니다.
ucf파일과 테스트벤치는 수정안되었고 character_LCD.v파일 중에 조합회로 합성을 순차회로 합성으로 변경하였습니다.

[밝은미소]

네~ 한번 카페지기님 코드 확인해 볼께요~ 감사합니다.
죄송하지만, 아래 vhdl 코드를
process(reset,clk_1khz,new_value)
begin
if(reset = '0') then
start_stop <= '0';
elsif rising_edge(clk_1khz) then
old_value <= new_value;
if(old_value = '1') and (new_value = '0') then
start_stop <= not start_stop;
end if;
end if;
end process;
=====아래처럼 바꾸면 되나요?
always @(*)
begin
if(reset == 0)
start_stop <= 0;
else begin old_value <= new_value;
if ((old_value == 1) & (new_value == 0)) begin
start_stop <= !start_stop;
end
end
end

[SystemVerilog]

위의 코드는 순차회로고 님이 만든코드는 조합회로라 다른회로입니다 process문과 always문은 유사하지만 블럭과 이벤트 목록에 따라 회로합성이다릅니다~

[밝은미소]

아 그렇군요~~~^^;
다름이 아니라.. 주신 것으로 실행했는데, lcd와 7세그먼트는 들어오는데.. 시간 카운터가 안되어서요~ 그래서.. 위 코드 변경에 문제가 있는것 같아서 문의 드렸었네요~~
암튼 감사합니다~^^

[밝은미소]

제가 reset 핀을 모두 negedge로 해놓았는데.. 파일비교 (오른쪽으로 변경)한것과 같이.. 하나만 posedge로 되어 있어서 변경했더니, 잘 되네요~~ 감사합니다.^^

[밝은미소]

화면에 안보이네요~~^^; 즉,
==============================================================
always @(posedge reset or posedge clk_100hz)
begin
if(reset == 1'b1) begin
==================================================== 을..
always @(negedge reset or posedge clk_100hz)
begin
if(reset == 1'b0) begin
============================================================= 이렇게 변경했습니다.

[SystemVerilog]

reset신호를 모서리이벤트를 일치시켜야지요 한곳은 1로하고 다른곳은0으로 하면 계속 리셋조건에 걸립니다

[밝은미소]

네 맞아요~~ 제가 이부분을 잘못했어요~^^;;
조언해주셔서 감사합니다~^^

[SystemVerilog]

무지 재미난 코딩스탈입니다
^.~

[밝은미소]

ㅎㅎㅎ 다음번엔... uart 해볼려고하는데.. 막히면 또.. 여쭙겠습니다~~^^;

[SystemVerilog]

리셋이1일때 동작하면 잡음에 의해 리셋걸릴 수 있습니다~

[밝은미소]

네네 주의할께요~~^^

[가츠]

유용한 자료네요. 감사^^

[SystemVerilog]

위의 레지스터 표그리기는 어떤 소프트웨어를 이용한 건가요. 워드 혹은 아래한글

[밝은미소]

MS Word 입니다~~

[SystemVerilog]

글쿤요~~~ 워드 쓴지가 오래되어서 ㅋㅋㅋㅋㅋ

[SystemVerilog]

start_stop을 순차회로로 만드건 sw2신호의 bouncing신호를 무시하기위함입니다

[밝은미소]

네네 푸쉬버튼시에 디바운스 위한 것은 알겠어요~~