计算器扩展功能模块

小脚丫FPGA计算器模块是STEP团队推出的可配合小脚丫FPGA核心板和底板使用的扩展板卡，基于该板卡可以实现一个简易计算器的所有功能。

计算器模块结构组成

计算器模块结构如下图所示，主要由触摸按键、触摸检测芯片CAP1298、12832 LCD显示屏和DIP接口等四部分组成。

该模块PCB做有20个触摸按键，其中触摸检测芯片选用了Microchip的电容触摸控制器CAP1298，该触摸芯片具有8路触摸按键检测功能，因此采用了3片CAP1298来检测20个触摸按键的状态。CAP1298与FPGA采用I2C总线的通信方式传输按键状态。显示屏选用了晶联讯电子公司的12832的单色点阵液晶模块JLX12832G-520，内置驱动芯片，FPGA可以通过串行接口驱动该模块显示1616汉字或168字符。模块采用了Arduino的标准接口，完全兼容Arduino UNO接口。

计算器功能设计

该模块配合小脚丫FPGA的核心板和Arduino扩展底板可以实现一个简易计算器的加减乘除功能，LCD可以显示12位数字。

原理图说明

PCB布局布线

设计说明

触摸检测

触摸按键检测部分采用Microchip公司的电容触摸控制器CAP1298，该芯片内置电容触摸检测和校准功能，每个芯片可以独立检测8路的触摸按键容值变化并将检测结果保存在内部的寄存器中，可以通过SMBUS或标准的I2C总线来读写芯片内的寄存器值。芯片内部有众多的参数设置和状态寄存器，但是大部分寄存器在出厂时已经设置了默认值，一般情况下无需重新设置就可以使用。我们只需要操作00h Main Control寄存器和03h Sensor Input Status 两个寄存器就可以实现触摸按键的检测工作。
Main Control寄存器控制芯片的电源状态和指示中断状态。Sensor Input Status寄存器返回采样电容触摸传感器输入值，每一位对应一个触摸按键通道的返回值，当一个通道的触摸按键被触摸时，03h寄存器对应位会被置1，同时产生中断，当01h主控制器的INT位被清零时，该状态位会被清零。 FPGA使用I2C总线操作步骤：首先读取03h地址寄存器值，如果03h寄存器的值不是0，则表示有对应位的按键被触摸，然后向00h地址寄存器写00h，则将03h清零，以便下一次检测。

显示模块

显示模块选用了晶联讯电子公司的12832的单色点阵液晶模块JLX12832G-520，内置矽创公司的驱动芯片ST7567，FPGA可以通过串行接口驱动该模块显示1616汉字或16*8字符。 CS是LCD的片选信号，低电平有效，CS信号为低时LCD可以被驱动。 RST是复位信号，低电平有效，上电时需要将该信号置低以对LCD复位。 SCK和SDA分别是串行时钟和串行数据，符合SPI时序。 RS是数据和命令选择信号，RS为低时，表示写指令到LCD，RS为高时，表示写数据到LCD。