《综合创新实验》PPT课件

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1、综合创新实验1提纲1、设计任务2、设计分析3、FPGA设计基础4模块分析5驱动设计6测试程序设计7GUI程序设计21.设计任务设计题目：FGPA扩展子板系统设计设计内容:扩展一块FPGA子板，合理选用FPGA器件。有效使用XSBase255扩展槽资源。扩展以下硬件资源：16键键盘、8个LED灯、拨码开关、2路A/D和D/A。3设计要求合理选择各种元器件，包括FPGA、A/D、D/A芯片。合理使用XSBase255开发系统扩展槽资源，设计原理图，要考虑子板和母板的安装。布局图：4软件测试要求：LED显

2、示A/DD/AKeyPad开关量输入52.设计分析嵌入式系统项目开发流程要经历项目分析、设计和实现与维护四个阶段本设计：前期准备FPGA逻辑设计设备驱动设计驱动测试GUI应用程序设计63.FPGA设计基础可编程逻辑器件简介什么是FPGA？什么是CPLD？FPGA与CPLD的主要区别为什么要使用CPLD/FPGA？可编程逻辑器件有哪些？如何使用可编程逻辑器件进行开发？如何使用Xscale和FPGA进行开发？73.1VHDL语言介绍随着EDA技术的发展，使用硬件描述语言（HDL）设计CPLD/FPGA成

3、为一种趋势VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，分成外部（端口)和内部（涉及实体的内部功能实现部分）VHDL主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口，跟原理图有对应的关系8一个简单的VHDL例子:ENTITYREG12IS--外部端口定义：数据，时钟，输出PORT(d:INBIT_VECTOR(11DOWNTO0);clk:INBIT;q:OUTBIT_VECTOR(11DOWNTO0));ENDREG12;--内部实体逻辑ARCHITECTUREaOFREG12ISBEGINPROCESSB

4、EGINWAITUNTILclk='1';--等待时钟上升沿q<=d;--锁存输入数据ENDPROCESS;ENDa;93.2QuartusII使用简介QuartusII软件为设计者提供了一个完整的图形化多平台开发环境，它包含整个FPGA和CPLD的开发方案QuartusII的使用，操作步骤主要有工程建立、设计输入、编译、仿真和下载操作10扩展板逻辑主要包括：总线接口逻辑中断管理逻辑键盘扫描逻辑拨码开关逻辑AD部分逻辑DA部分逻辑3.3扩展板逻辑设计要点－总线接口逻辑11总线接口总线接口部：12总线

5、接口要完成的功能是实现各寄存器的读写操作。包括地址译码、寄存器输入、总线输出和各模块读写信号产生总线信号有：输入到FPGA的外部总线的信号有SA_A[25..0]、SA_CS4、SA_D[31..0]、SA_WE、SA_OESA_A[25..0]为地址信号SA_CS4为扩展板的片选信号，低有效SA_D[31..0]为32位双向数据信号SA_WE为写信号，低有效SA_OE为读信号，低有效13地址译码使用两个Decode兆功能模块（写译码模块和读译码模块）实现译码操作写译码模块用于产生各内部寄存器的写信

6、号，写译码模块的使能直接由SA_CS4控制读译码模块用于产生内部寄存器的读信号，读译码模块的使能信号受SA_CS4和SA_OE控制14中断管理部分当各内部中断产生后，中断状态寄存器对应位将置“1”，这主要由DFF触发器来实现15键盘扫描逻辑采用硬件描述语言方式设计16AD部分逻辑向AD提供采样时钟，并读取转换数据自动循环采集模式下，AD的采样时钟由ADCNTR寄存器控制FPGA将转换结果自动存入内部的双口RAM进行缓存，当缓存满后，产生中断通知处理器读取17AD采样时钟18AD地址发生器及其中断产生

7、逻辑194.模块分析键盘模块：功能说明当16键中的任一按键被按下时，即产生4位键码值，更新键码寄存器，并置位状态寄存器中的按键标志位键盘的扫描周期为20毫秒，以实现硬件消抖功能，若无按键动作，键码寄存器的值保持不变当有按键动作，如果中断控制寄存器中的键盘中断允许位置1，则产生中断信号20键盘模块相关寄存器定义键码寄存器（KEY），8位中断控制寄存器（ICNTR），16位，中断方式为电平触发，高有效中断标志寄存器（IFLAG），8位D7—D4D3D2D1D0XX—XXKEY_D3KEY_D2KEY_D

8、1KEY_D0D15—D3D3D2D1D0XX—XXSW_ENAD_EN（保留）KEY_END7—D3D3D2D1D0XX—XXSW_FLAGAD_FLAG（保留）KEY_FLAG21键盘模块使用方法中断工作模式操作设置中断控制寄存器的D0位为1，使能键盘中断；当有按键时，键盘产生中断；读取键码寄存器的键码值；往中断标志寄存器对应的键盘标志位置“1”，清除中断查询模式操作读取中断标志寄存器判断按键标志位是否为1。否，则返回；是，则继续读取键码寄存器的键码值往中断标志寄