用于 LCD 初始化的 VHDL 状态机

Question

我正在尝试实现 Spartan 3AN LCD 的初始化。我对此很陌生，所以非常欢迎每一个建议。

我的代码如下：

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-- Company: 
-- Engineer: 
-- 
-- Create Date:    17:31:49 11/04/2011 
-- Design Name: 
-- Module Name:    LCD - Behavioral 
-- Project Name: 
-- Target Devices: 
-- Tool versions: 
-- Description: 
--
-- Dependencies: 
--
-- Revision: 
-- Revision 0.01 - File Created
-- Additional Comments: 
--
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library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
--use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
--use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

-- Uncomment the following library declaration if using
-- arithmetic functions with Signed or Unsigned values
use IEEE.NUMERIC_STD.ALL;

-- Uncomment the following library declaration if instantiating
-- any Xilinx primitives in this code.
--library UNISIM;
--use UNISIM.VComponents.all;

entity LCD is
    Port ( clk : in  STD_LOGIC;
           LCD_DB : out  STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);
           LCD_E : out  STD_LOGIC;
           LCD_RS : out  STD_LOGIC;
           LCD_RW : out  STD_LOGIC);
end LCD;

architecture Behavioral of LCD is

--      CAUTION!!!  When using 4-bit mode, FPGA must drive the LCD_DB<3:0> signals HIGH ( = '1' )   
--      MAQUINA DE ESTADOS INICIALIZACION
    type initialization_state is (A, B, C, D, E, F, G, H, I, done);
    signal iCurrentState: initialization_state := A;
    signal iNextState: initialization_state := A;
    signal cycleCounter: integer := 0;

--      MAQUINA DE ESTADOS

begin

    initializationLCD:
    process (clk) begin
        if (clk'event and clk = '1') then
            case iCurrentState is
                when A =>
                    if (cycleCounter = 750000) then
                        iCurrentState <= B;
                        cycleCounter <= 0;
                    else
                        cycleCounter <= cycleCounter + 1;
                    end if;
                when B =>
                    LCD_RS <= '1';
                    LCD_RW <= '0';
                    LCD_DB <= "00000001";
                    if (cycleCounter = 50000) then
                        iCurrentState <= C;
                        cycleCounter <= 0;
                    else
                        cycleCounter <= cycleCounter + 1;
                    end if;
                when C =>
                    if (cycleCounter = 50000) then
                        iCurrentState <= D;
                        cycleCounter <= 0;
                    else
                        cycleCounter <= cycleCounter + 1;
                    end if;
                when D =>
                    LCD_RS <= '1';
                    LCD_RW <= '0';
                    LCD_DB <= "00000010";
                    if (cycleCounter = 50000) then
                        iCurrentState <= E;
                        cycleCounter <= 0;
                    else
                        cycleCounter <= cycleCounter + 1;
                    end if;
                when E =>
                    if (cycleCounter = 50000) then
                        iCurrentState <= F;
                        cycleCounter <= 0;
                    else
                        cycleCounter <= cycleCounter + 1;
                    end if;
                when F =>
                    LCD_RS <= '1';
                    LCD_RW <= '0';
                    LCD_DB <= "00000100";
                    if (cycleCounter = 12) then
                        iCurrentState <= G;
                        cycleCounter <= 0;
                    else
                        cycleCounter <= cycleCounter + 1;
                    end if;
                when G =>
                    if (cycleCounter = 50000) then
                        iCurrentState <= H;
                        cycleCounter <= 0;
                    else
                        cycleCounter <= cycleCounter + 1;
                    end if;
                when H =>
                    LCD_RS <= '1';
                    LCD_RW <= '0';
                    LCD_DB <= "00001000";
                    if (cycleCounter = 12) then
                        iCurrentState <= I;
                        cycleCounter <= 0;
                    else
                        cycleCounter <= cycleCounter + 1;
                    end if;
                when I =>
                    if (cycleCounter = 50000) then
                        iCurrentState <= done;
                        cycleCounter <= 0;
                    else
                        cycleCounter <= cycleCounter + 1;
                    end if;
                when others =>
                    iCurrentState <= done;
            end case;
        end if;
    end process;

end Behavioral;

那么有2个问题：

1. 这段代码可以吗？我知道我还有很多代码要做，但我只是想看看我是否做得很好，是什么让我想到问题 2

2. 我用 ISim 进行模拟（顺便说一句，我使用的是 Xilinx 12.3）并且状态永远不会改变是A，我的代码缺少什么吗？或者也许我以错误的方式进行模拟，您能告诉我如何模拟它吗？

非常感谢 ！

Answer 1

我看到的一些东西，有些是风格，有些不是：

1. 不要不要使用std_logic_arith和std_logic_unsigned库 - 它们不是 IEEE 标准，并且确实会伤害初学者，因为它剥夺了 VHDL 提供的许多强类型。请改用numeric_std。互联网搜索可以告诉您更多信息。
2. “现代”宏 rising_edge() 是时钟检查的首选，因为它还处理 L->H 状态（这在 FPGA/ASIC 中永远不会发生，但无论如何......
3. ） iNextState 似乎未使用。
4. 您有一个边界条件，即在启动时没有设置任何 LCD 输出。要么向 FSM 添加重置，要么需要重新考虑设置输出的方式（参见 Mealy 与 Moore 风格的 FSM）。
5. 如果您有 initialization_state 的枚举，您可能希望为它们提供更有意义的名称和/或评论它们在每个状态下应该执行的操作。

否则，快速查看似乎没问题。正如其他人指出的，750K 时钟是一个长的模拟，如果没有看到驱动时钟的测试平台代码，我们不知道它是否会工作。我建议将 750K 和所有其他值切换为常数，您可以将其更改为非常小的值以进行测试。