LED模拟交通灯实验实训资料报告材料.doc

《LED模拟交通灯实验实训资料报告材料.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、实训报告FPGA系统LED模拟交通灯实验姓　名：学号：班级：专业：指导教师：年月日一、大规模多FPGA系统概述大规模多FPGA系统是针对大学、研究机构和集成电路设计公司的教学及科研推出的多FPGA开发平台。该平台采用了Altera公司的FPGA芯片，核心芯片选择了CycloneII系列的EP2C20，该平台可以支持四块FPGA芯片的单独下载及调试，也支持级联下载以应对更为复杂的设计。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（LogicCellArray）这样一个概念，部包括可配置逻辑模块CLB（ConfigurableLogicBlock）、输入输出模块IOB（InputOutputBlock）

2、和部连线（Interconnect）三个部分。现场可编程门阵列（FPGA）是可编程器件，与传统逻辑电路和门阵列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，FPGA具有不同的结构。FPGA利用小型查找表（16×1RAM）来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。FPGA的逻辑是通过向部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式，并最终决定了FPGA

3、所能实现的功能，FPGA允许无限次的编程。二、FPGA的应用及本次试验主要器件FPGA的应用可分为三个层面：电路设计，产品设计，系统设计。电路设计：连接逻辑，控制逻辑是FPGA早期发挥作用比较大的领域也是FPGA应用的基石。事实上在电路设计中应用FPGA要求开发者要具备相应的硬件知识（电路知识）和软件应用能力（开发工具）。产品设计：把相对成熟的技术应用到某些特定领域开发出满足行业需要并能被行业客户接受的产品。这方面主要是FPGA技术和专业技术的结合问题，重点在性能，FPGA技术在这个领域是一个实现手段，FPGA因为具备接口，控制，功能IP，嵌CPU等特点有条件实现一个构造简单，固化程度高

4、，功能全面的系统产品设计。系统级应用：系统级的应用是FPGA与传统的计算机技术结合，实现一种FPGA版的计算机系统如用Xilinx　V-4,V-5系列的FPGA，实现嵌POWER　PC　CPU,然后再配合各种外围功能，这个平台上跑LINIX等系统这个系统也就支持各种标准外设和功能接口了，这对于快速构成FPGA大型系统来讲是很有帮助的。三、本次实训要求及目的（1）通过使用计算机进行FPGA系统编程，使其成功运行。并在FPGA板上（图1-1）成功实现效果运行。（2）通过修改系统使板子上的灯变换速度（3）减慢计时系统运行正常。1.实验目的熟悉FPGA的开发流程；能够熟练使用《C语言程序设计》和

5、《SOPC技术原理》；熟练使用开发软件工具；了解FPGA系统的实际电路，要结合以前练习的全部实验步骤2.任务概述我们利用单片机设计了简单的交通信号灯模型，该可以模拟实现交通信号灯的红绿黄灯变换，达到引导交通的效果。控制器由一条支干道路和一条主干道路汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯。3.设计分析模拟交通灯控制器就是使用单片机来控制一些LED和数码管，模拟真实交通灯的功能。当南北方向通车时绿灯亮，而东西方向红灯亮；当通车的时间到后，南北方向绿灯熄灭，而黄灯亮，黄灯亮后

6、由南北方向切换到东西方向通车。此时南北方向黄灯熄灭，而红灯亮，东西方向红灯熄灭，而绿灯亮，东西方向开始通车，通车的时间到后，东西方向的绿灯熄灭，而黄灯亮，黄灯亮后由东西方向切换到南北方向，东西方向黄灯熄灭，红灯亮；而南北方向红灯熄灭，绿灯亮，如此不断循环。红、黄、绿交替闪亮，利用数码管倒计数显示间隔等，用于管理十字路口的车辆及行人交通。4.实验模块此次在大规模多FPGA系统的SOPC实验板上开发的实验模块主要分四个部分，也就是音频和VGA显示模块，交通灯模块，LCD显示模块和计时器模块。这四个部分虽然是分开来用软件编写仿真编译的，但是在下载程序到SOPC实验板时它们又是必须一起下载到SO

7、PC实验上的，根据下载程序的编写，在下载时每个模块的顺序是不能颠倒的，否则对应到FPGA板的下载程序就会下载到另外一个FPGA板上，所以在下载时要严格按照模块的顺序来下载程序到SOPC实验板上去。模块一，音频和VGA显示模块，的功能是根据软件的编写编译和下载来实现对某一音乐的重复播放，而VGA显示器则显示的是播放的音频对应的音符在钢琴键上的演示情况。模块二，交通灯模块，的功能是在SOPC实验板上模拟十字路口交通灯的效果：在马路十字路