EDA万年历报告.docx

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EDA万年历报告

FPGA-CPLD原理及应用课程设计报告

题目：

基于SOPC设计万年历

学院:

信息与电子工程学院

专业:

电子信息工程

学号:

姓名:

指导老师:

时间：

2013.7.15--2013.7.20

一、摘要

设计从系统硬件出发,由CPU、总线、RAM、外接设备等构成SOPCBuilder的硬件系统，通过NiosIIDE2开发的嵌入式软件编写并嵌入SOPCBuilder的硬件中实现万年历的整体开发。

通过应用SoPCBuilder开发工具，设计者可以摆脱传统的、易于出错的软硬件设计细节，从而达到加快项目开发、缩短开发周期、节约开发成本的目的并具有高集成度、设计灵活和可移植性较好。

关键词：

万年历SOPCSOPCBuilderNiosIIDE2

二、设计要求

用NiosIIDE2开发板的LCD显示电子钟的日期和时间。

LCD分两行显示，第1行显示年、月、日；第2行显示时、分、秒。

用输入BUTTON[0]来控制LCD行的修改，同时让NiosIIDE2开发板上的绿色发光二极管亮灭来表示这个选择。

当BUTTON[0]按一下后，LEDG3亮，可以修改年、月和日的数字；再按一下BUTTON[0]后，LEDG3灭，可以修改时、分和秒的数字。

另外用输入按钮BUTTON[3]来控制日期和时间的修改，当处于日期修改方式时，每次按动一次BUTTON[3]，依次更换“年”、“月”和“日”的修改。

当处于时间修改方式时，每次按动一次BUTTON[3]，依次更换“时”、“分”和“秒”的修改。

修改对象被选中后，按动BUTTON[2]输入按钮可以增加显示的数字；按动BUTTON[1]输入按钮可以减少显示的数字。

三、设计内容

1、按键信息

BUTTON[3]：

“年”、“月”、“日”或“时”、“分”、“秒”切换键

BUTTON[2]：

+键

BUTTON[1]：

-键

BUTTON[0]：

“年”、“月”、“日”与“时”、“分”、“秒”切换键

显示信息

LCD_Line1：

显示“年”、“月”、“日”

LCD_Line1：

显示“时”、“分”、“秒”

2、SOPCBuilder硬件建立

SOPCBuilder是在QuartusII里的SOPCBuilder进行的，先建立工程，在SOPCBuilder里添加硬件，包括CPU，jtag_uart，RAM，LCD，PIO，按键，LED，以及LCD_ON。

3、QuartusII硬件处理

硬件会自动建立一个顶层模块，通过建一个原理图来对对应的硬件进行输入输出的添加，再锁定引脚，编译工程，硬件下载。

4、NiosIIDE2嵌入软件编写

在NiosII里建立工程，选择相应的模块，编写需要嵌入的软件，添加缺少的头文件对应的宏定义，编译工程，进行软件下载，在观察结果。

四、设计步骤

1、打开QuartusII新建工程

2、打开SOPCBuilder生成相应的硬件如图所示

图1.SoPC配置

建立好后点击Generate运行，看是否出错,然后点击exit退出。

3、调用刚才生成的硬件系统，在QuartusII中建立图形文件，然后进行引脚锁定。

引脚锁定引脚文件如下：

Clk

Y2

Led[3]

E24

Led[2]

E25

Led[1]

E22

Led[0]

E21

KEY[3]

R24

KEY[2]

N21

KEY[1]

M21

KEY[0]

M23

LCD_RW

M1

LCD_EN

L4

LCD_RS

M2

LCD_DATA[0]

L3

LCD_DATA[1]

L1

LCD_DATA[2]

L2

LCD_DATA[3]

K7

LCD_DATA[4]

K1

LCD_DATA[5]

K2

LCD_DATA[6]

M3

LCD_DATA[7]

M5

然后进行编译，在QuartusI下生成文件如下图：

图2.顶层电路

4、NiosII运行

打开NiosIIIDE2，建立工程，选择count_binary模块，添加一个LCD.h的顶层文件。

在此写出C语言程序代码。

LCD.h的顶层文件为：

#ifndef_LCD_H_

#define_LCD_H_

//LCDModule16*2

#definelcd_write_cmd（base,data）IOWR（base,0,data）

#definelcd_read_cmd（base）IORD（base,1）

#definelcd_write_data（base,data）IOWR（base,2,data）

#definelcd_read_data（base）IORD（base,3）

//==========================

voidLCD_Init（）;

voidLCD_Show_Text（char*Text）;

voidLCD_Line2（）;

voidLCD_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_

//LCDModule16*2

#definelcd_write_cmd（base,data）IOWR（base,0,data）

#definelcd_read_cmd（base）IORD（base,1）

#definelcd_write_data（base,data）IOWR（base,2,data）

#definelcd_read_data（base）IORD（base,3）

//==========================

voidLCD_Init（）;

voidLCD_Show_Text（char*Text）;

voidLCD_Line2（）;

voidLCD_Test（）;

//=========================

#endif//_LCD_H_

intyear=2013;

intmonth=7;

intday=15;

inthour=20;

intminute=25;

intsecond=30;

intselectkey=1;

intselectkeylr=1;

intms=0;

intKEY=0;

intshift=0,con=0,step=0;

//#include"basic_io.h"

volatileintedge_capture;

voidLCD_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（LCD_BASE,0x06）;

usleep（2000）;

lcd_write_cmd（LCD_BASE,0x80）;

usleep（2000）;

}

voidLCD_Show_Text（char*Text）

{

inti;

for（i=0;i

{

lcd_write_data（LCD_BASE,Text[i]）;

usleep（2000）;

}

}

voidLCD_Line1（）

{

lcd_write_cmd（LCD_BASE,0x80）;

usleep（2000）;

}

voidLCD_Line2（）

{

lcd_write_cmd（LCD_BASE,0xC0）;

usleep（2000）;

}

//==========判断按键=================

intpush_button（void）{

if（IORD（KEY_PIO_BASE,0）==14）

{while

（1）{if（IORD（KEY_PIO_BASE,0）==15）break;}return1;}

if（IORD（KEY_PIO_BASE,0）==13）

{while

（1）{if（IORD（KEY_PIO_BASE,0）==15）break;}return2;}

if（IORD（KEY_PIO_BASE,0）==11）

{while

（1）{if（IORD（KEY_PIO_BASE,0）==15）break;}return3;}

if（IORD（KEY_PIO_BASE,0）==7）

{while

（1）{if（IORD（KEY_PIO_BASE,0）==15）break;}return4;}

elsereturn0;

}

//==========判断按键=================

//==========修改时间=================

voidmodify（void）

{

if（shift==2）{//修改时间

if（con==0）hour+=step;

elseif（con==1）minute+=step;

elseif（con==2）second+=step;

}

if（shift==1）{//修改date

if（con==0）year+=step;

elseif（con==1）month+=step;

elseif（con==2）day+=step;

}

step=0;

}

//==========修改时间=================

intmain（）

{

/*printf（"%d-%2d-%d\n",year,month,day）;

lcd_write_cmd（LCD_BASE,0x0f）;

usleep（1000000）;

lcd_write_cmd（LCD_BASE,0x10）;

usleep（1000000）;

lcd_write_cmd（LCD_BASE,0x10）;

usleep（1000000）;

lcd_write_cmd（LCD_BASE,0x03）;

usleep（1000000）;

lcd_write_data（LCD_BASE,'c'）;

*/

while

（1）{

if（ms%10==0）{

if（ms/10==1）{//显示

if（shift==1）{//date

if（con==0）//year

printf（"year-%2d-%d\n",month,day）;

if（con==1）//month

printf（"%d-mo-%d\n",year,day）;

if（con==2）//day

printf（"%d-%2d-da\n",year,month）;

printf（"%d:

%d:

%2d\n",hour,minute,second）;//time

}

if（shift==2）{

printf（"%d-%2d-%d\n",year,month,day）;

if（con==0）//hour

printf（"ho:

%d:

%2d\n",hour,minute,second）;

if（con==1）//minute

printf（"%d:

mi:

%2d\n",hour,second）;

if（con==2）//second

printf（"%d:

%d:

se\n",hour,minute）;

}

}

else{

printf（"%d-%2d-%d\n",year,month,day）;

printf（"%d:

%d:

%2d\n",hour,minute,second）;

}

}

usleep（50000）;

ms++;

if（ms==20）{

ms=0;

second++;

}

if（second==60）{

minute++;

second=0;

if（minute==60）{

minute=0;

hour++;

if（hour==24）{

hour=0;

day++;

if（day==31）{

day=1;

month++;

if（month==12）{

month=1;

year++;

}

}

}

}

}

//=============检测按键

KEY=push_button（）;

switch（KEY）{

case1:

shift++;if（shift>=3）shift=0;break;

case2:

step=1;break;

case3:

step=-1;break;

case4:

con++;if（con>=3）con=0;break;

default:

break;

}

modify（）;

//=============检测按键

}

return0;

}

5、连接开发板，将文件下载到开发板，运行文件检验是否正确。

6、检查错误并修改，知道结果正确。

7、运行情况

图3.实验板运行中

图4.实验板运行中

图5.实验板运行中

五、运行情况与问题分析

1、建立工程时，注意不能出现中文或者空格，且工程名需与文件名一致，选定芯片；

2、在生成CPU硬件系统时，定义端口时，需注意设定端口输入与输出的位宽，需与程序定义的数值一致，否则运行溢出报错，须修改；

3、建立图形文件后，需进行编译，出现错误得返回原理图核对，找到错误修改后重新编译；

4、进行引脚锁定时，注意引脚文件的编写，否则选择引脚文件点击Run后会不成功，从而影响后面程序的调试；

5、当日数为31时，调节月份日期不会随机改变，就会出现4月31日等错误，加入程序段但是还是没有完成跳变；

6、程序中闪烁程序段、跳变程序段不执行，程序还需后续修改。

六、结论

采用NIOSⅡ集成开发环境提供的快捷开发手段，在Cyclone1C6Q240C8芯片上创建了一个用户定制CPU和外设的片上系统，同时完成对液晶显示器和LED的编程控制。

整个系统充分体现了SOPC设计方法的灵活性，设计时只定制系统需要的外设器件接口，避免过多的外围电路和器件造成体积、功耗的增多和可靠性的下降。

由于采用软核结构，方便系统的升级和扩展，而不必硬件改版，节约了成本，加快开发进度，缩短了产品的开发周期。

七、心得体会

经过本次SOPC课程设计实验，使我更加熟悉了QuartusⅡ与NiosⅡDE2以及开发板的使用，熟练掌握了从理论设计到硬件开发的流程，了解了万年历通过编程实现的整个过程。

本次用C语言编写的万年历系统主要实现了年历、月历、日历的显示，并且可通过键盘来变换相应的年月日，最终的设计结果达到的这些要求，是一次成功的课程设计。

从整个实验实现的过程中，碰到一些以前未出现过的问题，第一天的时候实验简直没有任何思路，也没有任何实质的进展。

在自己的努力以及同学、张老师的帮助下，使自己的理论及操作水平有所提高，也就有了一些思路，慢慢地做出来了。

通过这次课程设计，使我对C语言了解不再停留在书面的了解，而是有了更深的理解，培养了自己的分析能力和设计能力，受益匪浅。

指导教师评语

课程设计成绩：

指导教师签字：