EDA萬年歷報告

1、 FPGA-CPLD原理及應用課程設計報告 題目： 基于SOPC設計萬年歷 學院: 信息與電子工程學院專業(yè): 電子信息工程學號: 姓名: 指導老師: 時間： 2015.7.15-2015.7.20一、摘要設計從系統(tǒng)硬件出發(fā),由CPU、總線、RAM、外接設備等構成SOPC Builder的硬件系統(tǒng)，通過Nios II DE2開發(fā)的嵌入式軟件編寫并嵌入SOPC Builder的硬件中實現萬年歷的整體開發(fā)。通過應用SoPC Builder開發(fā)工具，設計者可以擺脫傳統(tǒng)的、易于出錯的軟硬件設計細節(jié)，從而達到加快項目開發(fā)、縮短開發(fā)周期、節(jié)約開發(fā)成本的目的并具有高集成度、設計靈活和可移植性較好。關鍵詞：萬年

2、歷 SOPC SOPC Builder Nios II DE2二、設計要求 用Nios II DE2 開發(fā)板的LCD顯示電子鐘的日期和時間。LCD分兩行顯示，第1行顯示年、月、日；第2行顯示時、分、秒。用輸入BUTTON0來控制LCD行的修改，同時讓Nios II DE2開發(fā)板上的綠色發(fā)光二極管亮滅來表示這個選擇。當BUTTON0按一下后，LEDG3亮，可以修改年、月和日的數字；再按一下BUTTON0后，LEDG3滅，可以修改時、分和秒的數字。另外用輸入按鈕BUTTON3來控制日期和時間的修改，當處于日期修改方式時，每次按動一次BUTTON3，依次更換“年”、“月”和“日”的修改。當處于時間修

3、改方式時，每次按動一次BUTTON3，依次更換“時”、“分”和“秒”的修改。修改對象被選中后，按動BUTTON2輸入按鈕可以增加顯示的數字；按動BUTTON1輸入按鈕可以減少顯示的數字。三、設計內容1、按鍵信息BUTTON3：“年”、“月”、“日”或“時”、“分”、“秒”切換鍵BUTTON2：+鍵BUTTON1：-鍵BUTTON0：“年”、“月”、“日”與“時”、“分”、“秒”切換鍵顯示信息LCD_Line1：顯示“年”、“月”、“日” LCD_Line1：顯示“時”、“分”、“秒”2、SOPC Builder 硬件建立 SOPC Builder是在Quartus II里的SOPC Build

4、er進行的，先建立工程，在SOPC Builder里添加硬件，包括CPU ，jtag_uart ，RAM，LCD，PIO，按鍵，LED，以及LCD_ON。3、Quartus II硬件處理 硬件會自動建立一個頂層模塊，通過建一個原理圖來對對應的硬件進行輸入輸出的添加，再鎖定引腳，編譯工程，硬件下載。 4、Nios II DE2嵌入軟件編寫在Nios II里建立工程，選擇相應的模塊，編寫需要嵌入的軟件，添加缺少的頭文件對應的宏定義，編譯工程，進行軟件下載，在觀察結果。四、設計步驟1、打開Quartus II新建工程2、打開SOPC Builder生成相應的硬件如圖所示圖1.SoPC配置 建立好后點

5、擊Generate運行，看是否出錯,然后點擊exit退出。 3、調用剛才生成的硬件系統(tǒng)，在Quartus II中建立圖形文件，然后進行引腳鎖定。引腳鎖定引腳文件如下：ClkY2Led3E24Led2E25Led1E22Led0E21KEY3R24KEY2N21KEY1M21KEY0M23LCD_RWM1LCD_ENL4LCD_RSM2LCD_DATA0L3LCD_DATA1L1LCD_DATA2L2LCD_DATA3K7LCD_DATA4K1LCD_DATA5K2LCD_DATA6M3LCD_DATA7M5 然后進行編譯，在Quartus I下生成文件如下圖：圖2. 頂層電路4、 Nios I

6、I運行打開Nios II IDE2，建立工程，選擇count_binary模塊，添加一個LCD.h的頂層文件。在此寫出C語言程序代碼。LCD.h的頂層文件為：#ifndef _LCD_H_#define _LCD_H_/LCD Module 16*2#define lcd_write_cmd(base,data) IOWR(base, 0, data)#define lcd_read_cmd(base) IORD(base, 1)#define lcd_write_data(base,data) IOWR(base, 2, data)#define lcd_read_data(base) IO

7、RD(base, 3)/=void LCD_Init();void LCD_Show_Text(char*Text);void LCD_Line2();void LCD_Test();/=#endif /_LCD_H_然后建立hello_world的C文件。#include #include altera_avalon_pio_regs.h#include alt_types.h#include system.h#ifndef _LCD_H_#define _LCD_H_/LCD Module 16*2#define lcd_write_cmd(base,data) IOWR(base, 0,

8、 data)#define lcd_read_cmd(base) IORD(base, 1)#define lcd_write_data(base,data) IOWR(base, 2, data)#define lcd_read_data(base) IORD(base, 3)/=void LCD_Init();void LCD_Show_Text(char*Text);void LCD_Line2();void LCD_Test();/=#endif /_LCD_H_int year=2013;int month=7;int day=15;int hour=20;int minute=25

9、;int second=30;int selectkey=1;int selectkeylr=1;int ms=0;int KEY=0;int shift=0,con=0,step=0;/#include basic_io.hvolatile int edge_capture;void LCD_Init() lcd_write_cmd(LCD_BASE,0x38); usleep(2000); lcd_write_cmd(LCD_BASE,0x0C); usleep(2000); lcd_write_cmd(LCD_BASE,0x01); usleep(2000); lcd_write_cmd

10、(LCD_BASE,0x06); usleep(2000); lcd_write_cmd(LCD_BASE,0x80); usleep(2000);void LCD_Show_Text(char*Text) int i; for(i=0;i=3)shift=0; break;case 2: step=1;break;case 3: step=-1;break;case 4: con+;if(con=3)con=0; break;default :break; modify();/=檢測按鍵 return 0;5、 連接開發(fā)板，將文件下載到開發(fā)板，運行文件檢驗是否正確。6、 檢查錯誤并修改，知道

11、結果正確。7、 運行情況圖3. 實驗板運行中圖4.實驗板運行中圖5.實驗板運行中五、運行情況與問題分析1、建立工程時，注意不能出現中文或者空格，且工程名需與文件名一致，選定芯片；2、在生成CPU硬件系統(tǒng)時，定義端口時，需注意設定端口輸入與輸出的位寬，需與程序定義的數值一致，否則運行溢出報錯，須修改；3、建立圖形文件后，需進行編譯，出現錯誤得返回原理圖核對，找到錯誤修改后重新編譯；4、進行引腳鎖定時，注意引腳文件的編寫，否則選擇引腳文件點擊Run后會不成功，從而影響后面程序的調試；5、當日數為31時，調節(jié)月份日期不會隨機改變，就會出現4月31日等錯誤，加入程序段但是還是沒有完成跳變；6、程序中閃

12、爍程序段、跳變程序段不執(zhí)行，程序還需后續(xù)修改。六、結論采用NIOS集成開發(fā)環(huán)境提供的快捷開發(fā)手段，在Cyclone 1C6Q240C8芯片上創(chuàng)建了一個用戶定制CPU和外設的片上系統(tǒng)，同時完成對液晶顯示器和LED的編程控制。整個系統(tǒng)充分體現了SOPC設計方法的靈活性，設計時只定制系統(tǒng)需要的外設器件接口，避免過多的外圍電路和器件造成體積、功耗的增多和可靠性的下降。由于采用軟核結構，方便系統(tǒng)的升級和擴展，而不必硬件改版，節(jié)約了成本，加快開發(fā)進度，縮短了產品的開發(fā)周期。七、心得體會經過本次SOPC課程設計實驗，使我更加熟悉了Quartus 與Nios DE2以及開發(fā)板的使用，熟練掌握了從理論設計到硬件開發(fā)的流程，了解了萬年歷通過編程實現的整個過程。本次用C語言編寫的萬年歷系統(tǒng)主要實現了年歷、月歷、日歷的顯示，并且可通過鍵盤來變換相應的年月日，最終的設計結果達到的這些要求，是一次成