实用EDA技术与VHDL教程 教学课件 作者 赵岩 林白 王志强 第6章 EDA技术综合实验指导.ppt

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1、第6章EDA技术综合实验指导综合实验1—频率测量设计6.1综合实验2—UART设计6.2综合设计与实验6.3综合实验1—频率测量设计6.1综合实验1—频率测量设计6.1综合实验1—频率测量设计6.16.1综合实验1—频率测量设计实验目的：掌握计数测频EDA设计方法。实验任务：本章的任务是利用VHDL设计一种数字频率计，用2种方法实现。一种是使用传统的计数测频法，另一种是基于等精度测频原理。希望读者能够通过本章的学习理解测频的原理及其优缺点，动手设计一个数字频率计模块。图6-1计数测频原理6.1.1系统设计图6-2数字频率计的组成1．时钟模块2．计

2、数模块3．锁存模块4．显示模块图6-3数字频率计仿真波形之一图6-4数字频率计仿真波形之二6.1.2模块设计与实现1．时钟模块时钟模块产生显示扫描时钟和闸门信号，后者是占空比1/4，频率0.25Hz的方波，周期为4s，其中1s闸门开启，3s闸门闭合，显示测量值。为了节省可编程器件的资源，在显示扫描时钟频率1kHz基础上，再进行分频，得到1Hz频率。至于调整占空比，非常简单，状态机或者整数计数都可以，这里使用的是后者。图6-5时钟模块的仿真波形2．计数模块计数模块以待测信号为输入时钟，在闸门开启时计数。值得注意的是，计数模块的复位信号输入也是闸门信

3、号，其复位电平与其他模块相反，低电平复位，所以在闸门闭合时，计数模块复位，准备下一次计数。频率挡位≥1MHz001100.0kHz～999.9kHz01010.00kHz～99.99kHz0111.000kHz～9.999kHz1001Hz～999Hz101表6-1挡位编码图6-6计数器的仿真波形3．锁存模块锁存模块在闸门信号的下降沿锁存数据，这有两个作用：一、避免计数值丢失；二、在测量时，屏蔽计数值，否则数码管会不停地变化。图6-7锁存模块的仿真波形4．显示模块显示模块将输入的4位从0到9的二进制数，以七段译码的方式输出。这里，本设计使用的是共

4、阴极七段数码管，带一个使能端，低电平有效，如图6-8所示。图6-8七段数码管与向量元素对应十进制数字段位码011000000111111001210100100310011000410011001510010010表6-2共阴极七段数码管段位码十进制数字段位码610000010711011000810000000910010000灭11111111续表图6-9显示模块状态机6.2综合实验2—UART设计实验目的：掌握串口通信的EDA设计方法。实验任务：本章的任务是利用VHDL设计一个UART收发器。希望读者能够通过本章的学习，掌握UART的设计步

5、骤和方法，并动手设计一个UART模块。规定RS-232RS-422RS-485工作方式单端差分差分节点数1发1收1发10收1发32收最大传输距离50英尺4000英尺4000英尺最大传输速率20kbit/s10Mbit/s10Mbit/s表6-3RS-232、RS422和RS-485的电气参数规定RS-232RS-422RS-485最大驱动输出电压+/−25V−0.25V～+6V−7V～+12V驱动器输出信号电平（负载最小值）+/−5V～+/−15V+/−2.0V+/−1.5V驱动器输出信号电平（负载最大值）+/−25V+/−6V+/−6V驱动器负

6、载阻抗(Ω)3k～7k10054摆率（最大值）30V/sN/AN/A接收器输入电压范围+/−15V−10V～+10V−7V～+12V接收器输入门限+/−3V+/−200mV+/−200mV接收器输入电阻(Ω)3k～7k4k（最小）≥12k驱动器共模电压−3V～+3V−1V～+3V接收器共模电压−7V～+7V−7V～+12V续表图6-10RS-232串口连接器对于DB-25，定义了25根信号线，分为4组，（1）异步通信的9个信号，包括信号地：2、3、4、5、6、7、8、20、22；（2）20mA电流环信号9个：12、13、14、15、16、17、

7、19、23、24；（3）NULL针脚6个：9、10、11、18、21、25；（4）保护地（PE）1个：1。对于DB-9，定义了9根信号线，在后面的SCI设计中都要用到，因此，在这里详细描述。（1）DCD信号线：DCD（DataCarrierDetection）数据载波检测，也称CD（CarrierDetection）载波检测，这个信号仅当DCE为modem时有意义。此信号有效（逻辑‘0’）时，说明通信链路已经建立，本地modem收到来自远端modem的载波信号。（2）RXD信号线：RXD（ReceivedData）接收信号。DTE设备通过此信号线

8、接收来自DCE设备的数据。（3）TXD信号线：TXD（TransmittedData）发送信号。DTE设备通过此信号线向DCE设备发送数