基于LMP_ROM的流水燈控制器設(shè)計(jì)與調(diào)試實(shí)驗(yàn).docx

實(shí)驗(yàn)七 基于LPM_ROM的LED流水燈設(shè)計(jì)與調(diào)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握QuartusII采用原理圖結(jié)合VHDL編程方式進(jìn)行設(shè)計(jì)的流程。2、學(xué)會(huì)調(diào)用LPM模塊的操作步驟。掌握基于LPM_ROM設(shè)計(jì)的基本方法。二、實(shí)驗(yàn)原理：基于LPM_ROM的LED流水燈控制器的頂層原理圖文件圖 7-1 所示，包含2 個(gè)部分：由6位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器擔(dān)任的ROM的地址信號(hào)發(fā)生器和由LPM_ROM模塊構(gòu)成一個(gè)存儲(chǔ)顯示花樣數(shù)據(jù)的ROM。在系統(tǒng)時(shí)鐘的作用下，地址計(jì)數(shù)器輪流讀出LPM_ROM中的數(shù)據(jù)，使實(shí)驗(yàn)箱上的8個(gè)LED根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)在ROM中的數(shù)據(jù)按各種花樣變化。三、實(shí)驗(yàn)步驟在QuartusII中可以用LPM模塊設(shè)計(jì)ROM、RAM、FIFO、PLL，在本實(shí)驗(yàn)中將以ROM為例，介紹LPM功能的使用。1、建立工程在F盤建立新的工程2、分模塊設(shè)計(jì)1）地址計(jì)數(shù)器模塊（CNT16VHD）設(shè)計(jì)：a) 建立VHDL文件，寫入程序。（源程序略）b) 編譯通過(guò)之后，將VHDL文檔封裝生成 CNT16元件（當(dāng)前VHDL編輯界面下，點(diǎn)擊FileCreat/UpdateCreat Symbol Files for current File）2）設(shè)計(jì)ROM初始化數(shù)據(jù)文件在此首先確定圖 7-1 中ROM 內(nèi)的數(shù)據(jù)文件。QuartusII 能接受的LPM_ROM 中的初始化數(shù)據(jù)文件的格式有2 種：Memory Initialization File （.mif）格式和Hexadecimal（Intel-Format）File（.hex）格式。實(shí)際應(yīng)用中只要使用其中一種格式文件即可。以下以64點(diǎn)LED花樣顯示數(shù)據(jù)為例說(shuō)明（.mif）文件的建立。首先在Quartus II 中選擇ROM 數(shù)據(jù)文件編輯窗，即在File 菜單中選擇 New，并在New窗中選擇Other files 頁(yè)，再選擇Memory Initialization File 項(xiàng)，單擊OK 按鈕后產(chǎn)生ROM 數(shù)據(jù)文件大小選擇窗。根據(jù)LED流水燈的設(shè)計(jì)要求，可選ROM 的數(shù)據(jù)數(shù)Number 為64，數(shù)據(jù)寬Word size 取8 位。圖4-1 mif ROM文件編輯窗 圖4-2 ROM大小選擇窗口單擊OK 按鈕，將出現(xiàn)如圖7-3 所示的mif 數(shù)據(jù)表格，然后將數(shù)據(jù)填入此表中，表格中的數(shù)據(jù)格式可通過(guò)鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊窗口邊緣的地址數(shù)據(jù)彈出的窗口選擇。此表中任一數(shù)據(jù)（如第四行的0F）對(duì)應(yīng)的地址為左列與頂行數(shù)之和（如24+3=27，十六進(jìn)制為21H，即00100001）。其中的數(shù)據(jù)還可以用Excel或者M(jìn)atlab等工具批量生成，具體方法請(qǐng)自行研究。完成后，在File 菜單中單擊Save as 按鈕，保存此數(shù)據(jù)文件，在這里不妨取名為 LED.mif。 （.hex）格式文件的建立請(qǐng)參閱教材。3)LEDROM宏模塊的定制：新建一個(gè).bdf的文件(File-New-BlockDiagram/SchematicFile) 點(diǎn)擊Tools-MegaWizard Plug in Manager,（或者雙擊原理圖紙空白處，出現(xiàn)的對(duì)話框中點(diǎn)擊MegaWizard Plug in Manage下圖所示）選擇Create a new custom 項(xiàng)即開始定制一個(gè)新的模塊（如果要修改一個(gè)已編輯好的LPM 模塊，則選擇Edit an existing custom 項(xiàng)）。創(chuàng)建宏模塊本設(shè)計(jì)選擇ROM:1 PORT ，命名為ledrom;設(shè)定ROM內(nèi)為64字節(jié)的數(shù)據(jù)，每個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)一個(gè)16位的輸出數(shù)據(jù)的地址；勾選q output part,選擇地址鎖存信號(hào)clock.為ledrom引入初始化數(shù)據(jù)，指向的數(shù)據(jù)為前面已建立好的led.mif文件。完成宏模塊ledrom后將其放置到原理圖紙中；在我們新建的.btf文件可以看到已經(jīng)設(shè)置完畢的LPM_ROM。大家可以根據(jù)MegaWizard Plug-In Manger用類似的方法自行設(shè)計(jì)RAM、FIFO等其他宏模塊。4) 完成電路原理圖連接：調(diào)入宏模塊ledrom和CNT16元件后加入輸入輸出引腳端口，雙擊端口給其命名:clk ,led7.0(總線型)；完成圖7.1所示的頂層電路原理圖的連接3、編譯該項(xiàng)目同實(shí)驗(yàn)一4、進(jìn)行波形仿真同實(shí)驗(yàn)一5、管腳分配同實(shí)驗(yàn)三6、配置FPGA同實(shí)驗(yàn)三四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、 在Quartus上進(jìn)行編輯、編譯、仿真。說(shuō)明例中各語(yǔ)句的作用，詳細(xì)描述示例的功能特點(diǎn)，給出其所有信號(hào)的時(shí)序仿真波形。2、 完成引腳鎖定以及硬件下載測(cè)試，在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上硬件驗(yàn)證該實(shí)驗(yàn)的功能。目標(biāo)器件是EP1C3T144C8。3、 通過(guò)修改LEDROM宏模塊和對(duì)應(yīng)的地址計(jì)數(shù)器使LED流水燈具有豐富的變換花樣，并重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)過(guò)程。五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)：開始