基于fpga的微机原理与接口技术试验平台设计 (8255和8253)

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1、基于FPGA的微机原理与接口技术实验平台设计专业：计算机科学与技术姓名：指导老师：摘要：本文就基于FPGA微机与接口实验平台设计的问题，首先讲述了FPGA、VHDL以及Modelsim开发软件。其次构建了整个实验平台，包括FPGA核心板的设计。在FPGA基础上，以可编程计数器/定时器8253和可编程并行控制器8255为例，并介绍了8255和8253接口芯片，用VHDL语言设计了8255和8253的功能，最后在ModelSimSE开发软件上实现了编译、调试、仿真。关键词：FPGA核心板，8253芯片，8255芯片，ModelSimSEabstractAbstract:I

2、nthispaper,basedonthePCandtheinterfaceexperimentalplatformFPGAdesignproblem,firstabouttheFPGA,VHDLandModelsimsoftwaredevelopment.Secondly,thewholeexperimentplatformwasconstructed,includingtheFPGAcoreboarddesign.BasedontheFPGA,programmablecounter/timersandprogrammableparallelcontrollers8

3、2538255,forexample,andintroducedthe8255and8253interfacechip,usingVHDLlanguagedesign8255and8253function,thelastinModelSimSEDevelopmentthesoftwarecompilation,debugging,simulation.Keyword：FPGA8253chip8255chipModelSimSE目录基于FPGA的微机原理与接口技术实验平台设计1第一章绪论11.1研究背景11.2研究现状21.3研究目的与意义31.4本文的结构框架及要解决

4、的问题3第二章FPGA、VHDL及开发环境简介42.1FPGA简介42.1.1定义42.1.2工作原理42.1.3FPGA芯片的内部结构52.2VHDL概述52.2.1VHDL的由来52.2.2VHDL的特点52.2.3VHDL的描述风格62.2.4VHDL基本程序结构72.3ModelsimSE72.3.1版本类型72.3.2仿真过程72.3.3窗口组成8第三章实验平台的构建83.1平台的需求分析83.1.1微机型号的选择83.1.2平台的使用对象83.1.3平台的仿真对象93.2基于FPGA的整个实验平台的组成93.3FPGA核心板设计103.3.1外存储芯片11

5、3.3.2时钟与电源系统123.3.3扩展总线与调试元件123.4微机接口硬件实验123.4.1熟悉MUT—Ⅲ型实验箱133.4.28253定时器的应用143.4.38255并行接口应用143.4.48250串口实验15第四章IP核的设计以及实验设计164.18255芯片介绍164.1.18255接口芯片的主要技术指标164.1.28255接口芯片引脚功能174.1.38255接口芯片的内部结构184.28255可编程I/O接口芯片设计194.2.18255的工作方式编程194.2.2控制寄存器的编程方法204.2.38255方式0的编程214.2.48255位操作2

6、24.38255IO芯片的程序设计234.3.1锁存器234.3.2三态缓冲器244.3.3组合控制逻辑及8255的VHDL语言描述244.48253芯片介绍254.4.1定义254.4.28253接口芯片的主要技术指标254.4.38253接口芯片引脚功能264.4.48253接口芯片的内部结构274.58253可编程I/O接口芯片设计284.5.18253的工作方式编程284.5.2控制寄存器的编程方法284.5.3工作方式选择29第五章编译、调试、仿真30第六章本文总结31参考文献32答谢33第一章绪论1.1研究背景世界上的第一个电子管式的计算机在1946年诞

7、生，计算机从外部形状、计算速度到内部的结构使用材料等都发生变化，并且微电子技术对计算机的发展非常重要。在计算机对人类社会影响越来越大的同时，学习计算机的基础架构和相关接口技术，已成为十分基础和必要的要求，微机原理与接口技术也已成为当今大学本科计算机相关专业学生的必修课之一。随着计算机技术的快速发展，人们生活的世界正逐步走向数字化、网络化、信息化和智能化，计算机作为最重要的基础设备为整个社会的高速发展提供了有力的支撑，计算机作为当今社会一种最为常见的智能控制设备，已被几乎所有产业广泛的使用，并不断扩展着它的应用前景。在微机原理与接口技术相关教学工作中，