sopc課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

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文檔簡(jiǎn)介

1、　　SOPC課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告　　基于SOPC的警示燈設(shè)計(jì)　　2013電子信息工程3班　　李婕20134557　　羅丹妮20134563　　設(shè)計(jì)目的

2、 　　熟悉掌握SOPC的基本流程　　設(shè)計(jì)一個(gè)警示燈并滿足基本要求　　通過(guò)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決　　設(shè)計(jì)設(shè)備　　1、硬件：PC機(jī)、SOPC-N

3、IOS II EDA/SOPC系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)　　2、軟件：QUARTUS II、SOPC Builder、NIOS II IDE　　設(shè)計(jì)內(nèi)容　　初始狀態(tài)為紅燈（LED2）熄滅，綠燈（LED1）點(diǎn)亮，數(shù)碼管顯示為0。　　當(dāng)按鍵按下，紅燈（

4、LED2）閃爍，綠燈（LED1）熄滅，同時(shí)蜂鳴器響起，數(shù)碼管開始倒計(jì)時(shí)9S，此狀態(tài)持續(xù)時(shí)間為9s。　　9s后，恢復(fù)初始狀態(tài)。　　設(shè)計(jì)步驟　　使用Quartus II建立一個(gè)工程文件和頂層文件；　　使用SOPC Builder建立一個(gè)簡(jiǎn)

5、單Nios II硬件系統(tǒng)　　啟動(dòng)SOPC Builder　　指定目標(biāo)FPGA　　添加NiosII內(nèi)核及其他外設(shè)　　A、添加NiosII、SRAM、JTAG-UART、Avalon總線的IP核

6、　　B、添加一個(gè)2位的輸入型PIO作為按鍵key　　C、添加兩個(gè)1位的輸出型PIO作為 led1及l(fā)ed2的輸出端口　　D、添加一個(gè)1位的輸出型PIO作為蜂鳴器的輸入端口A　　E、添加一個(gè)3位的輸出型PIO作為數(shù)碼管的位選sel　　F、添加一個(gè)8位的輸出型PIO作為數(shù)碼管

7、的段選dat　　4）指定基地址和中斷優(yōu)先級(jí)　　5）設(shè)置NiosII復(fù)位和異常地址　　6) 編譯生成NiosII系統(tǒng)　　SOPC Builder行程圖如下：　　3、在Quartus II中建立一個(gè)蜂鳴器<

8、;/p>　　1）用VHDL語(yǔ)言編寫蜂鳴器程序　　2）編譯成功后Creat symbol，生成Project sing　　4、在Quartus II中編譯Nios II硬件系統(tǒng)并生成配置文件　　1）在Quartus II加入Nios II系統(tǒng)符號(hào)到頂層文件</

9、p>　　2）給各端口加入輸入輸出引腳，并重命名　　3）設(shè)置參數(shù)　　4）編譯頂層文件　　5）分配管腳　　6）再次編譯<

10、;/b>　　5、在Nios II IDE中建立C/C++工程，編寫用戶程序　　6、編譯用戶程序　　7、下載.SOF至FPGA,運(yùn)行程序，觀察結(jié)果　　五、設(shè)計(jì)程序 &l

11、t;p>　　蜂鳴器程序（VHDL）:　　LIBRARY IEEE;　　USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;　　USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;　　ENTITY sing1 IS<

12、p>　　PORT(　　CLK:IN STD_LOGIC;　　p:IN STD_LOGIC;　　-- DIGIT:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);　　SPEAKER:OUT STD_LOG

13、IC);　　END ENTITY;　　ARCHITECTURE SONG OF sing1 IS　　SIGNAL DRIVER,ORIGIN:STD_LOGIC_VECTOR(12 DOWNTO 0);　　SIGNAL COUNTER:INTEGER RANGE 0 TO

14、 140;　　SIGNAL COUNTER1:INTEGER RANGE 0 TO 3;　　SIGNAL COUNTER2:INTEGER RANGE 1 TO 10000000;　　SIGNAL DIGIT :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);

15、　　SIGNAL COUNT :STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); 　　SIGNAL CARRIER,CLK_4MHZ,CLK_4HZ:STD_LOGIC;　　BEGIN　　PROCESS(CLK)<b

16、>　　BEGIN　　IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN　　IF COUNTER1=1 THEN CLK_4MHZ<='1';　　COUNTER1<=2;　　ELSIF C

17、OUNTER1=3 THEN CLK_4MHZ<='0';　　COUNTER1<=0;　　ELSE COUNTER1<=COUNTER1+1;　　END IF;　　IF COUNTER2=500000

18、0 THEN CLK_4HZ<='1';　　COUNTER2<=5000001;　　ELSIF COUNTER2=10000000 THEN CLK_4HZ<='0';　　COUNTER2<=1;　　ELSE COU

19、NTER2<=COUNTER2+1;　　END IF;　　END IF;　　END PROCESS;　　PROCESS(CLK_4MHZ)<b

20、>　　BEGIN　　IF CLK_4MHZ'EVENT AND CLK_4MHZ='1' THEN　　IF DRIVER="1111111111111"THEN　　CARRIER<='1';<

21、p>　　DRIVER<=ORIGIN;　　ELSE　　DRIVER<=DRIVER+1;　　CARRIER<='0';　　END IF;

22、　　END IF;　　END PROCESS;　　PROCESS(CARRIER)　　BEGIN　　if(p='1')then<

23、p>　　IF CARRIER'EVENT AND CARRIER='1' THEN　　COUNT<=COUNT+1;　　IF COUNT="00"THEN　　SPEAKER<='1';<b

24、>　　ELSE　　SPEAKER<='0';　　END IF;　　END IF;　　end if;</p

25、>　　END PROCESS;　　PROCESS(CLK_4HZ)　　BEGIN　　IF CLK_4HZ'EVENT AND CLK_4HZ='1' THEN　　IF COUNTER

26、=140 THEN　　COUNTER<=0;　　ELSE COUNTER<=COUNTER+1;　　END IF;　　END IF;　　CAS

27、E COUNTER IS　　WHEN 0 =>DIGIT<="0000011"; WHEN 1 =>DIGIT<="0000011";　　WHEN 2 =>DIGIT<="0000011"; WHEN 3 =>

28、DIGIT<="0000011";　　WHEN 4 =>DIGIT<="0000101"; WHEN 5 =>DIGIT<="0000101";　　WHEN 6 =>DIGIT<="0000101";

29、 WHEN 7 =>DIGIT<="0000110";　　WHEN 8 =>DIGIT<="0001000"; WHEN 9 =>DIGIT<="0001000";　　WHEN 10 =>DIGIT<="0

30、001000"; WHEN 11 =>DIGIT<="0010000";　　WHEN 12 =>DIGIT<="0000110"; WHEN 13 =>DIGIT<="0001000";　　WHEN 14 =>

31、;DIGIT<="0000101"; WHEN 15 =>DIGIT<="0000101";　　WHEN 16 =>DIGIT<="0101000"; WHEN 17 =>DIGIT<="0101000";<p

32、>　　WHEN 18 =>DIGIT<="0101000"; WHEN 19 =>DIGIT<="1000000";　　WHEN 20 =>DIGIT<="0110000"; WHEN 21 =>DIGIT<="0101000"

33、;　　WHEN 22 =>DIGIT<="0011000"; WHEN 23 =>DIGIT<="0101000";　　WHEN 24 =>DIGIT<="0010000"; WHEN 25 =>DIGIT<=&

34、quot;0010000";　　WHEN 26 =>DIGIT<="0010000"; WHEN 27 =>DIGIT<="0010000";　　WHEN 28 =>DIGIT<="0010000"; WHEN 2

35、9 =>DIGIT<="0010000";　　WHEN 30 =>DIGIT<="0000011"; WHEN 31 =>DIGIT<="0000000";　　WHEN 32 =>DIGIT<="0010000"

36、;; WHEN 33 =>DIGIT<="0010000";　　WHEN 34 =>DIGIT<="0010000"; WHEN 35 =>DIGIT<="0011000";　　WHEN 36 =>DIGIT<=

37、"0000111"; WHEN 37 =>DIGIT<="0000111";　　WHEN 38 =>DIGIT<="0000110"; WHEN 39 =>DIGIT<="0000110";　　WHEN

38、40 =>DIGIT<="0000101"; WHEN 41 =>DIGIT<="0000101";　　WHEN 42 =>DIGIT<="0000101"; WHEN 43 =>DIGIT<="0000110";

39、　　WHEN 44 =>DIGIT<="0001000"; WHEN 45 =>DIGIT<="0001000";　　WHEN 46 =>DIGIT<="0010000"; WHEN 47 =>DIGIT<="001000

40、0";　　WHEN 48 =>DIGIT<="0000011"; WHEN 49 =>DIGIT<="0000011";　　WHEN 50 =>DIGIT<="0001000"; WHEN 51 =>DIGI

41、T<="0001000";　　WHEN 52 =>DIGIT<="0000110"; WHEN 53 =>DIGIT<="0000101";　　WHEN 54 =>DIGIT<="0000110";

42、 WHEN 55 =>DIGIT<="0001000";　　WHEN 56 =>DIGIT<="0000101"; WHEN 57 =>DIGIT<="0000101";　　WHEN 58 =>DIGIT<="00001

43、01"; WHEN 59 =>DIGIT<="0000101";　　WHEN 60 =>DIGIT<="0000101"; WHEN 61 =>DIGIT<="0000101";　　WHEN 62 =>DIG

44、IT<="0000101"; WHEN 63 =>DIGIT<="0000101";　　WHEN 64 =>DIGIT<="0011000"; WHEN 65 =>DIGIT<="0011000";

45、　　WHEN 66 =>DIGIT<="0011000"; WHEN 67 =>DIGIT<="0101000";　　WHEN 68 =>DIGIT<="0000111"; WHEN 69 =>DIGIT<="0000111";<

46、;/p>　　WHEN 70 =>DIGIT<="0010000"; WHEN 71 =>DIGIT<="0010000";　　WHEN 72 =>DIGIT<="0000110"; WHEN 73 =>DIGIT<="

47、;0001000";　　WHEN 74 =>DIGIT<="0000101"; WHEN 75 =>DIGIT<="0000101";　　WHEN 76 =>DIGIT<="0000101"; WHEN 77 =&

48、gt;DIGIT<="0000101";　　WHEN 78 =>DIGIT<="0000101"; WHEN 79 =>DIGIT<="0000101";　　WHEN 80 =>DIGIT<="0000011";

49、 WHEN 81 =>DIGIT<="0000101";　　WHEN 82 =>DIGIT<="0000011"; WHEN 83 =>DIGIT<="0000011";　　WHEN 84 =>DIGIT<=&quo

50、t;0000101"; WHEN 85 =>DIGIT<="0000110";　　WHEN 86 =>DIGIT<="0000111"; WHEN 87 =>DIGIT<="0010000";　　WHEN 88 =

51、>DIGIT<="0000110"; WHEN 89 =>DIGIT<="0000110";　　WHEN 90 =>DIGIT<="0000110"; WHEN 91 =>DIGIT<="0000110";&l

52、t;p>　　WHEN 92 =>DIGIT<="0000110"; WHEN 93 =>DIGIT<="0000110";　　WHEN 94 =>DIGIT<="0000101"; WHEN 95 =>DIGIT<="0000110&qu

53、ot;;　　WHEN 96 =>DIGIT<="0001000"; WHEN 97 =>DIGIT<="0001000";　　WHEN 98 =>DIGIT<="0001000"; WHEN 99 =>DIGIT<

54、;="0010000";　　WHEN 100=>DIGIT<="0101000"; WHEN 101=>DIGIT<="0101000";　　WHEN 102=>DIGIT<="0101000"; WHE

55、N 103=>DIGIT<="0011000";　　WHEN 104=>DIGIT<="0010000"; WHEN 105=>DIGIT<="0010000";　　WHEN 106=>DIGIT<="0011000&q

56、uot;; WHEN 107=>DIGIT<="0010000";　　WHEN 108=>DIGIT<="0001000"; WHEN 109=>DIGIT<="0001000";　　WHEN 110=>DIGIT&l

57、t;="0000110"; WHEN 111=>DIGIT<="0000101";　　WHEN 112=>DIGIT<="0000011"; WHEN 113=>DIGIT<="0000011";　　WH

58、EN 114=>DIGIT<="0000011"; WHEN 115=>DIGIT<="0000011";　　WHEN 116=>DIGIT<="0001000"; WHEN 117=>DIGIT<="0001000";</p&

59、gt;　　WHEN 118=>DIGIT<="0000110"; WHEN 119=>DIGIT<="0001000";　　WHEN 120=>DIGIT<="0000110"; WHEN 121=>DIGIT<="000

60、0011";　　WHEN 122=>DIGIT<="0000011"; WHEN 123=>DIGIT<="0010000";　　WHEN 124=>DIGIT<="0000011"; WHEN 125=>D

61、IGIT<="0000101";　　WHEN 126=>DIGIT<="0000110"; WHEN 127=>DIGIT<="0001000";　　WHEN 128=>DIGIT<="0000101";

62、 WHEN 129=>DIGIT<="0000101";　　WHEN 130=>DIGIT<="0000101"; WHEN 131=>DIGIT<="0000101";　　WHEN 132=>DIGIT<="00

63、00101"; WHEN 133=>DIGIT<="0000101";　　WHEN 134=>DIGIT<="0000101"; WHEN 135=>DIGIT<="0000101";　　WHEN 136=>

64、DIGIT<="0000000"; WHEN 137=>DIGIT<="0000000";　　WHEN 138=>DIGIT<="0000000"; WHEN 139=>DIGIT<="0000000";<p&

65、gt;　　WHEN OTHERS=>DIGIT<="0000000";　　END CASE;　　CASE DIGIT IS　　WHEN "0000011"=>ORIGIN<="0100001001100

66、";　　WHEN "0000101"=>ORIGIN<="0110000010001";　　WHEN "0000110"=>ORIGIN<="0111000111110";　　WHEN "0

67、000111"=>ORIGIN<="1000000101101";　　WHEN "0001000"=>ORIGIN<="1000100010001";　　WHEN "0010000"=>ORIGIN<="10010101

68、10010";　　WHEN "0011000"=>ORIGIN<="1010000100101";　　WHEN "0101000"=>ORIGIN<="1011000001000";　　WHEN &q

69、uot;0110000"=>ORIGIN<="1011100011110";　　WHEN "1000000"=>ORIGIN<="1100010001000";　　WHEN OTHERS=>ORIGIN<="1111111111111&qu

70、ot;;　　END CASE;　　END PROCESS;　　END SONG;　　警示燈總程序：　　#includ

71、e <stdio.h> 　　#include <sys/unistd.h> 　　#include <io.h> 　　#include <string.h> 　　#include "system.h" &l

72、t;/p>　　#include "altera_avalon_pio_regs.h" 　　#include "alt_types.h" 　　#include "sys/alt_irq.h" 　　int num

73、;　　static void Button_ISR_Init(void);　　static void Button_Irq_Handler(void* context,alt_u32 id);　　alt_u8 segtab[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,

74、0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //0~9段碼　　static void display(int num);　　//按鍵初始化　　static void Button_ISR_Init(void)　　{

75、 　　IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_IRQ_MASK(KEY_BASE,0xff); //允許8個(gè)按鍵中斷　　IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_EDGE_CAP(KEY_BASE,0); //清除中斷標(biāo)志寄存器　　alt_irq_register(KEY_IRQ

76、,NULL,Button_Irq_Handler); //注冊(cè)中斷 　　}　　static void display(int num)　　{　　IOWR_ALTERA_AVALON_PIO

77、_DATA(SEL_BASE,0); //數(shù)碼管位選　　IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(DAT_BASE,segtab[num]); //顯示倒計(jì)時(shí)　　usleep(1000);　　}　　/*--------

78、---------------------------------------------------------- 　　***********************按鍵中斷處理函數(shù)****************************　　*-------------------------------------------------------

79、----------*/ 　　static void Button_Irq_Handler(void* context,alt_u32 id)　　{　　int i;　　for(i=0;i<9

80、;i++)　　{ 　　num=9-i;　　display(num); 　　IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(A_BASE, 1);//蜂鳴器響起<

81、;p>　　IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LED1_BASE, 0);　　IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LED2_BASE, 1);　　usleep(500000);　　IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LED2_BASE, 0);&l

82、t;/p>　　usleep(500000);　　} 　　IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(A_BASE, 0);//蜂鳴器關(guān)閉　　IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_EDGE_CAP(KEY_BASE,0); &

83、lt;/p>　　num=0;　　display(num); 　　}　　int main(void)　　{&

84、lt;p>　　printf("Begin!\n");　　Button_ISR_Init(); //按鍵中斷初始化　　while(1)　　{　　usleep(100000

85、);　　IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LED1_BASE, 1);　　IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LED2_BASE, 0);　　num=0;　　display(num); <

86、;/p>　　}　　return 0;　　}　　六、設(shè)計(jì)結(jié)果　　按鍵未按下時(shí)，處于初始狀態(tài)：L

87、ED1亮，LED2滅，數(shù)碼管顯示為0,蜂鳴器未啟動(dòng)；按鍵按下之后，LED1滅，LED2閃爍，數(shù)碼管進(jìn)入9秒倒計(jì)時(shí)并且蜂鳴器響；9秒后恢復(fù)初始狀態(tài)。　　七、設(shè)計(jì)問(wèn)題　　設(shè)計(jì)中遇到了不少問(wèn)題：　　一開始因?yàn)檠舆t原因使得蜂鳴器音樂(lè)間斷，后來(lái)將延遲時(shí)間縮短后問(wèn)題解決；</p&g

88、t;　　然后在數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示時(shí)，也存在延時(shí)問(wèn)題，按下按鍵后數(shù)碼管在一秒后才進(jìn)入倒計(jì)時(shí)，修改程序后問(wèn)題解決；　　八、心得感受　　通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我們更加熟悉C語(yǔ)言和SOPC，也在自己動(dòng)手設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)了平時(shí)所沒遇到的很多問(wèn)題，包括硬件和軟件方面的，有一部分是粗心，有一部分確實(shí)是不夠了解這門技術(shù)；因此在設(shè)

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