畢業(yè)論文-基于LPC總線的故障診斷卡設(shè)計及驗證

大連東軟信息學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）論文題目論文題目：基于LPC總線的故障診斷卡設(shè)計及驗證系所：電子工程系專業(yè)：電子信息工程（集成電路設(shè)計與系統(tǒng)方向）學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號：指導(dǎo)教師：導(dǎo)師職稱：講師完成日期：2014年4月28日大連東軟信息學(xué)院Dalian大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）摘要IV基于LPC總線的故障診斷卡設(shè)計及驗證摘要在實際工作中，經(jīng)常要面對計算機主板故障的檢測，尤其是針對嵌入式計算機的主板，在不能進行系統(tǒng)拆解的條件下對主板進行功能性鑒定，將有故障的主板進行快速的故障定位，最后生成檢測報告，以便使用者能夠高效確定該類問題的處置和返修方案?，F(xiàn)在市面上大多數(shù)存在的都是以PCI插口為基礎(chǔ)的LPC主板故障檢測卡，這種以FPGA為核心的主板檢測卡，通過插在計算機主板上的PCI插槽，就可以檢測主板的狀況，并以數(shù)字的形式將檢測代碼顯示到七段LED顯示屏上，價格相對便宜，使用時也十分方便。但是往往有些筆記本之類高度集成的主板卻無法使用這種PCI插口的檢測卡。該文中介紹的就是一種基于LPC總線的主板故障檢測卡，該設(shè)計使用的并不是通過現(xiàn)在的PC機等主板上的PCI插槽的方式來實現(xiàn)故障檢測卡的工作，因為當(dāng)下的筆記本電腦主板或者是軍工類計算機的主板都是沒有PCI插槽的，所以想要實現(xiàn)LPC總線的工作，就必須另辟蹊徑，之所以該類主板上面沒有PCI插槽，是因為這類主板都是需要高度集成的，如果加入一個PCI插槽，會相應(yīng)的增加很多的面積，因為這個原因，我們可以通過其他的方式來實現(xiàn)該功能，本設(shè)計中采用更加省地方的插針方法，通過插針，實現(xiàn)LPC總線數(shù)據(jù)的傳輸，從而實現(xiàn)了主板故障檢測卡與主板之間的連接，使我們能夠更方便，更快捷的使用檢測卡來檢測故障。關(guān)鍵詞：嵌入式計算機主板，快速故障定位，故障檢測，加電自檢檢測卡大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）AbstractAMainboardPOSTCardBasedOnLPCBusAbstractOndailyworkinglife,peopleoftenencounterthesituationoftestingthetechnicalconditionofmainboardonacomputer,especiallyfortheembeddedmainboards.Forthenon-disassemblingones,peopleneedstoevaluateitsperformance,quicklylocatefaultsonamainboard,andgeneratethefinalreportfortheconvenientofmanagerstodeterminedispositionandafter-salesservices.Nowadays,themostlyexistingfaultPOSTcardsareLPCmainboard,basedonPCIslots.ThiskindofmainboardPOSTcardiscenteredasFPGA,testingtheconditionofmainboardbyinserteditonPCIslots.Italsoshowstestingcodeasnumbersontheseven-segmentLEDscreen,characterizedascheapandeasyhandling.However,therearesomehighlycondensedmainboardscannotusesuchkindofPCIPOSTcardlikePC.ThisarticleismainlyintroducingamainboardPOSTcardbasedonLPCbus.ThedesigntoperformfaulttestingisnotrealizedthroughPCIslotonthemainboardofaPC，becausethereisnoPCIslotsonPCormilitaryprojectedcomputer.Hence,wemustfindotherwaytofulfillfunctionofLPCbus.ThereasonwhynoPCIslotisonthosemainboard,itisbecausethattheyarehighlycondensed.IfonemorePCIslotisadded,itwillneedmorespaceaccordingly.Therefore,wecanreplaceitwithothermeans.Thearticledesignadoptsamorespace-savingway.ThroughcontactpintofulfillthedatatransitionbetweenLPCbus,linkingthemainboardwiththemainboardfaultPOSTcard,whichmakesamoreconvenientandquickwaytousePOSTcardtodetectfaults.Keywords:embeddedcomputermainboard,quicklyfaultlocation,faulttesting,poweronselftestcard大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）目錄目錄TOC\o"1-3"\u摘要 IAbstract II第1章緒論 11.1課題研究背景與意義 11.2課題研究內(nèi)容與方法 11.3課題研究現(xiàn)狀 2第2章關(guān)鍵技術(shù)介紹 32.1POST上電自檢過程 32.2OrCADCapture軟件 32.3QuartusII軟件 32.4ISE軟件 42.5Multisim軟件 72.6LPC總線 10第3章系統(tǒng)設(shè)計與需求分析 123.1系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo) 123.2系統(tǒng)功能需求 123.2.1插針數(shù)據(jù)接口部分 133.2.2FPGA部分 133.2.3顯示（LED）部分 143.3系統(tǒng)非功能需求 153.4系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 163.5系統(tǒng)可行性分析 163.5.1技術(shù)可行性 163.5.2經(jīng)濟可行性 16第4章系統(tǒng)實現(xiàn) 174.1環(huán)境配置 174.2功能模塊實現(xiàn) 174.3PCB設(shè)計部分實現(xiàn) 22第5章系統(tǒng)測試 26第6章結(jié)論 28參考文獻 29致謝 31大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）-第1章緒論1.1課題研究背景與意義計算機在日常中的應(yīng)用變的越來越普遍，這也就導(dǎo)致了計算機出現(xiàn)的故障越來越多，各種各樣的問題，無論是簡單還是困難，都會隨之而來，人們有的時候在將計算機送去維修的過程中，也許還會遇到各種各樣的麻煩，而且在資金方面以及在人力物力方面都會存在著各種各樣的不方便，那么有沒有一種器件或者是一種工具能夠讓一些不是很專業(yè)的計算機使用者在計算機出現(xiàn)問題的時候，大致的判斷出主板存在的問題，是否需要送至專業(yè)人員處進行檢修，這樣的話無論在哪一方面都會使得使用計算機的人方便不少。在日常維修計算機的時候，或許是在顯示之前，或許是在顯示之后，總會遇到各種各樣的問題，雖然有的時候我們可以通過系統(tǒng)自帶的蜂鳴功能來判定問題，但是時間長了會發(fā)現(xiàn)，往往一些細微的故障或者是不常見的故障，僅僅依靠蜂鳴來判斷是遠遠不夠的，所以該設(shè)計制作的就是一個名為主板診斷卡的一種Debug工具，通過這樣的一個POST卡雖然不能夠?qū)χ靼宕嬖诘膯栴}進行維修，卻可以幫助一些非專業(yè)人員或者是維修人員更方便更快捷的定位主板存在的故障。本課題采用的是LPC的總線類型來實現(xiàn)故障的檢測。經(jīng)實踐后，基于LPC總線的主板故障檢測卡所提供的報錯能力遠超系統(tǒng)自身的蜂鳴器報錯，能夠幫助維修者更快捷更準(zhǔn)確的定位計算機主板的故障。1.2課題研究內(nèi)容與方法本課題主要研究的是基于X86處理器的主板故障檢測卡，利用Inter公司自己推出的Lowpincount總線使計算機可以連接檢測卡，其中只需要7個必須LPC總線的引腳就可以使故障檢測卡能夠連接到計算機的南橋,從而實現(xiàn)故障檢測卡的檢測功能。計算機在啟動時，BIOS會進行一個POST加電自檢，在對計算機基礎(chǔ)硬件的設(shè)備進行檢測后，發(fā)出一個對應(yīng)的檢測代碼，然后發(fā)出reset信號，進行下一個設(shè)備的自檢，在此之后再次發(fā)出一個對應(yīng)的檢測代碼，當(dāng)檢測到硬件出現(xiàn)問題的時候，故障檢測卡會停留在一個對應(yīng)的代碼上，通過故障檢測代碼對照表可以得知是哪個硬件出現(xiàn)問題，從而對故障進行排查和維修。因為BIOS生成的診斷進度代碼會提交給南橋上的I/O端口80H，所以，診斷卡的設(shè)計需要對80H端口發(fā)出的信號進行解碼，然后芯片把解碼的信號通過七段顯示器顯示出來。1.3課題研究現(xiàn)狀計算機已經(jīng)成為了日常生活中不可缺少的一部分了，有家庭專用的PC機，有方便攜帶的筆記本，也有日益搶占市場的平板電腦等等，這些計算機的出現(xiàn)，大大的給我們提供了一定的方便，但是，當(dāng)對應(yīng)計算機的主板出現(xiàn)了故障的時候，使用者就會面臨著許多的問題，現(xiàn)在市場上最多的都是一種基于LPC總線的故障檢測卡，這種檢測卡絕大多數(shù)都是利用PCI插口，但是，時間長了會發(fā)現(xiàn)一個問題，那就是絕大多數(shù)的臺式機主板上面會有兩個或者以上的PCI插槽，但是，在筆記本電腦上，或者是一些軍工類計算機的主板上，根本沒有PCI這樣一個相對來說十分占地方的插槽，由于這些主板需要高度集成主板上的元器件，所以有一部分筆記本甚至?xí)鲆粋€MiniPCI插槽，以此來替換相對龐大的PCI插槽。當(dāng)主板出現(xiàn)故障的時候，主板故障檢測卡可以很輕松的對主板故障進行定位。故障檢測卡功能是通過LPC總線來進行實現(xiàn)的，所以如果人們想要在這些主板上使用故障檢測卡，就可以剔除PCI插口中的無用部分，僅僅保留LPC總線所需要用到的部分，然后通過插針這樣的微小器件（偽PCI連接器件）連接主板檢測卡，從而實現(xiàn)計算機主板故障檢測的功能。該設(shè)計就是通過對PCI插槽進行分解，然后提取出其中的LPC總線，將LPC總線的數(shù)據(jù)傳輸由原先的PCI插槽轉(zhuǎn)變?yōu)椴遽樀男问剑脕碛弦恍┨峁┎遽楲PC總線的嵌入式主板，從而大大減小在主板維修時所耗費的時間。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第2章關(guān)鍵技術(shù)介紹2.1POST上電自檢過程POST上電自檢：在計算機正常開機前，一定會有一個自檢的過程，在這個自檢的過程中，計算機會在開機前判斷一些必要的設(shè)備是否是可以正常工作，這個過程我們叫做POST上電自檢，它是預(yù)先設(shè)置在BIOS中的一個功能，自檢的順序依次為，加電→CPU→ROMBIOS→systemclock→DMA→64KbRAM→IRQ→displaycard等，這些過程被稱作為關(guān)鍵性部件測試，當(dāng)任何一個關(guān)鍵性部件出現(xiàn)了問題，計算機便會處于掛起的狀態(tài)，必須斷電后再次加電或者對計算機進行重啟后才能進行下一次操作，關(guān)鍵性部件出現(xiàn)的故障被稱作為“核心故障”，產(chǎn)生這些故障的器件主要是：主板、CPU、顯卡、內(nèi)存、電源等等。等到上述關(guān)鍵性部件的檢測完畢后，計算機會對其余非關(guān)鍵性部件進行檢測，如：內(nèi)存，I/O接口，CMOS設(shè)置，軟盤硬盤的驅(qū)動器，即插即用設(shè)備等，最后在屏幕上顯示出計算機的相關(guān)信息和出現(xiàn)錯誤的報告。2.2OrCADCapture軟件OrCAD是一套電子設(shè)計自動化的套裝軟件，多用于個人電腦，電子工程師大多數(shù)用來設(shè)計電路圖和相關(guān)的圖表，設(shè)計PCB電路板的印刷圖，或者是進行電路的模擬。OrCADCapture基于Windows操作環(huán)境，是一款電路設(shè)計軟件。利用Capture，能夠?qū)崿F(xiàn)電路原理圖的繪制，以及為制作可編程邏輯設(shè)計和PCB版圖提供仿真信息。OrCADCapture的標(biāo)準(zhǔn)PCB原理圖輸入方式，是當(dāng)下世界上十分流行的原理圖輸入工具。它的用戶設(shè)計界面簡單直觀。OrCADCaptureCIS的元件信息系統(tǒng)十分強大，可以在線和集中管理元件的數(shù)據(jù)庫，從而使得電路設(shè)計變得更加有效率。OrCADCapture提供了可調(diào)整的、完整的原理圖設(shè)計的方法，能夠更好的應(yīng)用于PCB版圖的設(shè)計創(chuàng)建，重用和管理。OrCAD能夠從一開始就幫助設(shè)計師抓住設(shè)計意圖，從而將PCB布局布線和原理圖的設(shè)計相結(jié)合，較好的完成設(shè)計任務(wù)。無論是在模擬電路、復(fù)雜的FPGA、CPLD、PCB、PCB改版的原理圖進行修改，還是在層次模塊的設(shè)計，OrCADCaoture都能快速的為設(shè)計師提供輸入工具。所以CadenceOrCADCapture是具有多功能性的PCB輸入工具。2.3QuartusII軟件QuartusII是Altera公司制作的綜合性開發(fā)軟件,支持原理圖、VHDL、VerilogHDL和AHDL等各種設(shè)計輸入的形式，軟件內(nèi)自有的仿真器和綜合器，可以完全擔(dān)任設(shè)計輸入一直到硬件配置的相對完整的PLD設(shè)計流程。QuartusII可以在Linux、XP以及Unix上使用，不僅可以通過使用Tcl腳本進行設(shè)計流程，還為用戶提供了完善的圖形界面設(shè)計。更方便用戶的使用。該軟件的運行速度相對較快，頁面相對統(tǒng)一，功能比較集中，而且易學(xué)易用。QuartusII支持Altera的IP核，包含了LPM/MegaFunction宏功能模塊庫，使得一些成熟的模塊可以被用戶充分的利用，使設(shè)計的復(fù)雜性變得更加簡化，設(shè)計的速度更加快。可以更好的支持第三方的EDA工具，用戶可以隨意使用自己熟悉的第三方工具在設(shè)計的各個階段。此外，QuartusII通過DSPBuilder工具與Matlab/Simulink相結(jié)合，可以使實現(xiàn)各種DSP的系統(tǒng)變得更加方便；支持Altera的SOPC（片上可編程系統(tǒng)）開發(fā)，集系統(tǒng)級設(shè)計、可編程邏輯設(shè)計和嵌入式開發(fā)合一體，該開發(fā)平臺具有較好的綜合性。MaxplusII作為Altera的第一代PLD設(shè)計的軟件，它因為出色的簡單操作性，被人們廣泛的進行應(yīng)用。當(dāng)下Altera已經(jīng)不再對MaxplusII進行更新支持，QuartusII和它相比，改變的不僅僅是對支持器件的類型進行豐富化，以及圖形界面。Altera在QuartusII中加入了很多像SignalTapII、ChipEditor和RTLViewer的輔助設(shè)計工具，繼承了HardCope以及SOPC的設(shè)計流程，并且沿用了MaxplusII簡單易用的使用方法和相對友好的界面。AlteraQuartusII這種可編程邏輯設(shè)計環(huán)境，依靠它簡單直觀的接口以及相對完善的設(shè)計能力，使得設(shè)計者越來越歡迎這款軟件。2.4ISE軟件ISE的全稱為IntegratedSoftwareEnvironment，即“集成軟件環(huán)境”，是Xilinx公司開發(fā)的硬件設(shè)計工具。相對比較容易使用的、首屈一指的PLD設(shè)計環(huán)境，ISE將相對先進的操作技術(shù)與易使用性、靈活性的圖形界面相結(jié)合，不管經(jīng)驗如何，都可以讓使用人員在最短的時間，花費最少的精力，達到最好的硬件設(shè)計。下面主要概述一下ISE的基本開發(fā)流程，和在開發(fā)過程中，各個階段都需要用到的一些工具軟件。利用Xilinx公司的ISE開發(fā)設(shè)計軟件，其工程設(shè)計的流程，具體可以分為五個步驟：分別是輸入（DesignEntry）、綜合（Synthesis）、實現(xiàn)(Implementation)、驗證（Verification）和下載（Download）。（1）圖形或文本輸入(DesignEntry)圖形或文本輸入分別為原理圖、狀態(tài)機、波形圖、硬件描述語言（HDL），是工程設(shè)計的開始，ISE所集成的設(shè)計的相應(yīng)工具主要包括HDL編輯器（HDLEditor）、狀態(tài)機編輯器（StateCAD）、原理圖編輯器（ECS）、IP核生成器（CoreGenerator）和測試激勵生成器（HDLBencher）等。硬件描述語言（HDL）和原理圖是最常用的輸入方法。原理圖的設(shè)計輸入方法是一種十分常用并且是最基本的方法，尤其是利用連接線，將元件庫的各種圖形符號連接,之后在ISE軟件所對應(yīng)的圖形編輯器中畫出設(shè)計的原理圖，ISE中具有各種電路元件所對應(yīng)的元件庫，包括門電路、觸發(fā)器、鎖存器、計數(shù)器、多種中規(guī)模電路、多種功能相對較強的宏功能模塊等，用戶只需要點擊對應(yīng)的器件就能夠調(diào)入圖形的編輯器中。這種方法所具有的優(yōu)點是十分直觀、便于理解的，并且其元件庫資源十分豐富。但是在一些大型的設(shè)計中，利用這種方法可維護性變得很差，不利于模塊的建設(shè)和重用。更加嚴(yán)重的缺點是：當(dāng)被選用的芯片進行升級換代后，所有之前的原理圖都需要作一些相應(yīng)的改動。所以在ISE軟件中，大型設(shè)計一般不用此法。為了能夠克服原理圖中輸入方法所存在的缺點，目前在一些大型的工程設(shè)計中，ISE軟件中最常用的設(shè)計是HDL的設(shè)計輸入法，其中影響較為廣泛的HDL語言分別為VHDL和VerilogHDL。它們存在的共同優(yōu)點是更加利于自上而下進行設(shè)計，這樣能夠更加利于其模塊的復(fù)用與劃分，可移植性好，通用性強，設(shè)計不會因為芯片工藝和結(jié)構(gòu)的改變而改變，更利于向ASIC的移植，故在ISE軟件的使用中推薦使用HDL設(shè)計輸入法。狀態(tài)機的輸入和波形的輸入是現(xiàn)有的輔助設(shè)計輸入中十分常見的兩種，波形輸入法在使用時，需要繪制出的輸出波形只需要有激勵波形就可以，ISE軟件之后就能夠智能地根據(jù)響應(yīng)的關(guān)系從而進行設(shè)計；在狀態(tài)機輸入被使用時，僅僅需要設(shè)計者畫出對應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖，ISE軟件就能夠輕松的生成相應(yīng)的HDL代碼以及原理圖，使用起來十分方便。其中ISE工具包中的StateCAD就能夠完成狀態(tài)機的輸入功能。但是需要特別指出的是，后面兩種設(shè)計的方法只能用在某些特殊的情況下，以此來緩解設(shè)計師的工作壓力，但是并不代表適合所有的設(shè)計。（2）綜合（Synthesis）綜合是將行為層次以及功能所要表達的電子系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?yīng)一些低層次的模塊的組合。一般來說，硬件描述語言VHDL的綜合運行，也就是將所描述的VHDL模型、算法、行為和功能描述轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的FPGA/CPLD基本結(jié)構(gòu)的網(wǎng)表文件，這也就構(gòu)成了相對應(yīng)的映射描述。在XilinxISE中，綜合工具主要分為Synplicity公司開發(fā)的Synplify/SynplifyPro，Synopsys公司將開發(fā)的FPGACompilerII/Express，以及ExemplarLogic公司開發(fā)的LeonardoSpectrum和XilinxISE軟件中的XST等，對HDL語言進行翻譯，還有原理圖等輸入翻譯成與、或以及非門，寄存器，RAM等網(wǎng)表的基本邏輯單元(邏輯連接)，并根據(jù)目標(biāo)優(yōu)化所需的邏輯連接，輸出edf和edn文件，CPLD/FPGA的制造商進行布局布線并且實現(xiàn)。（3）實現(xiàn)(Implementation)實現(xiàn)是相應(yīng)的模型基于所選芯片，最終輸出邏輯網(wǎng)表，并且連接到一個特定的設(shè)備上。XilinxISE進行實現(xiàn)的過程分別為：翻譯（Translate）、映射（Map）、布局布線（Place&Route）等3個步驟。ISE集成所能夠用到的實現(xiàn)工具有很多，比如說約束編輯器（ConstraintsEditor）、區(qū)域和引腳約束編輯器（PACE）、FPGA底層編輯器（FGPAEditor）、時序分析器（TimingAnalyzer）、芯片觀察窗（ChipViewer）以及布局規(guī)劃器（Floorplanner）等。（4）驗證（Verification）驗證(Verification)也包含了很多方面，最被人們常見的是仿真的集成功能驗證(Simulation)，以及后仿真的驗證等等，模擬測試對設(shè)計電路對應(yīng)的邏輯功能進行仿真，這個仿真過程叫做功能仿真，對照仿真測試結(jié)果看是否達到設(shè)計要求，通常是通過相應(yīng)的波形圖更直觀地顯示系統(tǒng)的輸入信號和輸出信號之間的關(guān)系。全面適配了目標(biāo)設(shè)備之后，可以對設(shè)計進行綜合后仿真，綜合后仿真接近設(shè)備的實際特征,可以更加準(zhǔn)確的顯示出信號輸入和輸出數(shù)據(jù)之間的時間延遲。ISE的仿真可以配合第三方軟件，一般所用的工具有很多，比如ModelTech公司開發(fā)的仿真工具ModelSim6.5，一些測試激勵生成器HDLBencher，Synopsys公司開發(fā)的VCS等。這些軟件都能夠通過仿真，在第一時間發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的錯誤，更有利于解決設(shè)計中的錯誤，從而使設(shè)計進度更加迅速，對提高設(shè)計的可靠性很有利。每當(dāng)一個仿真的步驟出現(xiàn)了問題，就需要定位錯誤的所在，然后根據(jù)定位返回到相應(yīng)的錯誤步驟，對設(shè)計進行更改或者將設(shè)計推翻重來。（5）下載（Download）下載（Download）也就是編程（Program），當(dāng)設(shè)計開發(fā)進行到最后一步的時候，剩下的就是將已經(jīng)通過了仿真的程序代碼下載到對應(yīng)的開發(fā)板上，在線調(diào)試已經(jīng)仿真過的程序，或者是把調(diào)試生成的配置文件燒錄到芯片中，然后進行對應(yīng)的功能測試。在ISE中進行下載燒錄的工具主要是iMPACT。2.5Multisim軟件Multisim是一款以windows為基礎(chǔ)，被美國國家儀器有限公司所推崇的仿真工具，一般用于設(shè)計板級的模擬以及數(shù)字電路所對應(yīng)的工具。它包含的輸入方式主要有電路原理圖的輸入以及硬件描述語言的輸入，而且該軟件具有較為完善的仿真分析能力。軟件和硬件工程師們在設(shè)計電路的原理圖的時候，完全可以利用Multisim軟件進行交互式的搭建，然后對電路進行最后的仿真。Multisim將SPICE仿真的內(nèi)容化復(fù)雜為簡單，這樣，使用的工程師即使沒有對SPICE仿真技術(shù)有十分深入的了解，也可以很好的對設(shè)計進行仿真、捕獲以及分析等操作，這種情形也更加迎合現(xiàn)在的電子學(xué)教育的目標(biāo)。PCB設(shè)計工程師以及電子學(xué)的教師等等可以通過Multisim和虛擬的儀器技術(shù)來完成從理論到原理圖的設(shè)計過程，然后再進行仿真，原型設(shè)計，最后對項目測試，直至完成一個完整的設(shè)計過程。Multisim是InteractiveImageTechnologies交互式技術(shù)形象(虛擬電子工作平臺）公司推出的一款以Windows操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)的仿真工具主要應(yīng)用于板級電路的設(shè)計工作，這款軟件具有較完善的仿真分析能力，而且為了使其能夠在更多場合發(fā)揮更好的作用，Multisim發(fā)布了很多的版本信息，這樣使用者可以根據(jù)自己的能力或者是需要使用的功能來對軟件的版本進行選擇。（1）Multisim對元器件的管理每一款EDA軟件的質(zhì)量和易用性都是使用者相當(dāng)看重的，而決定這些的因素，則是該軟件中有多少存在的元器件可以供用戶使用，以及提供的元器件的模型是否準(zhǔn)確。Multisim這款軟件就給使用者提供了相當(dāng)多的元器件，這些原器件相對都是比較準(zhǔn)確的，并且使用者可以根據(jù)自己的需要來進行元器件的篩選和使用，這樣的開放式管理使得軟件更加友好，使使用者更加方便。Multisim用來管理元器件的部分是庫，使用者可以通過主菜單下的工具欄內(nèi)的DatabaseManagement來打開對應(yīng)元器件庫的管理窗口，從而管理軟件中的元器件庫。在數(shù)據(jù)庫管理窗口中的Database中我們可以發(fā)現(xiàn)兩個不同的數(shù)據(jù)庫，分別為MultisimMaster和User，其中User選項是作為使用者自建的數(shù)據(jù)庫，用來放置用戶自定義的元器件，而MultisimMaster這個選項中所放置的是軟件本身自帶的元器件的信息。使用者可以對User選項中的元器件進行編輯，但是對MultisimMaster中的信息只有瀏覽的權(quán)利，并不能對其中的信息進行編輯和修改。當(dāng)選擇了MultisimMaster之后，窗口中的編輯按鈕全部變成無法選定的灰色，這也就強制的限制使用者對軟件自帶的信息進行修改。但是使用者可以通過ButtoninToolbar這個選項來實現(xiàn)對不同類別器件的表示方法進行查詢。之后使用者可以根據(jù)這些信息，在User數(shù)據(jù)庫的模式下，對自己編輯和創(chuàng)建的元器件進行編輯管理。在MultisimMaster的元器件分為兩種，分別是實際和虛擬元器件，兩者之間有根本的差別，其中實際元器件類型是與實際元器件的各方面，例如型號，參數(shù)，封裝等等都是一一對應(yīng)的，沒有數(shù)值和類型的改變，如果把這種器件用在設(shè)計中，可以保證設(shè)計最后的仿真是偏向于真是情況的，一般不會出現(xiàn)太大的不對應(yīng)和數(shù)值的誤差，另外可以不通過任何手段就將設(shè)計導(dǎo)出，然后對PCB進行設(shè)計，大大減小了項目實現(xiàn)的工作量。另外一種，也就是虛擬元器件利用的參數(shù)是這種器件的典型值，無法與實際的器件進行數(shù)據(jù)的對應(yīng)，使用者可以改變模型的參數(shù)來方便自己的設(shè)計，但是這種類型只能夠用于仿真，對其功能或者是性能進行驗證和測試，不能夠?qū)嶋H使用，所以稱為虛擬器件。兩者的工具欄，會話窗口等等的表示方法也有一定的區(qū)別。在工具欄中打開元器件，雖然一些虛擬元器件的圖標(biāo)的形狀樣式和實際器件的圖標(biāo)都是一樣的，但是按鈕的底色卻有所不同，實際器件的按鈕是沒有底色的，而虛擬器件則有底色。細心觀察的話還是比較容易辨別的。（2）編輯特點Multisim這款EDA工具軟件主要的功能是用于電子電路的設(shè)計和仿真。屬于是一款可以在個人的情況下就可以使用的電子設(shè)計工具，并且運行在Windows操作系統(tǒng)下，相對來說具有比較完整的集成化設(shè)計環(huán)境。對于更好的解決理論的學(xué)習(xí)和實際操作實驗這兩者的相互融洽性，無論是在計算機的仿真，還是在虛擬儀器技術(shù)方面，Multisim軟件都可以起到不錯的作用，初學(xué)者可以很輕松的用軟件進行仿真，并且將剛剛學(xué)到的理論數(shù)據(jù)和相關(guān)知識再現(xiàn)出來，等到熟練了，還可以利用虛擬的儀器技術(shù)，在一定的操作下創(chuàng)造出屬于個人的儀表，在電子學(xué)教學(xué)中，Multisim軟件輕易的成為了眾多軟件中的佼佼者。（3）直觀的圖形界面在軟件中，其操作的界面就如同一個電子實驗的操作臺，使用者可以直接拖放一些繪制電路圖所能夠用到的元器件，以及一些仿真能夠用到的測試儀器到使用的屏幕上，可以通過鼠標(biāo)的點擊來實現(xiàn)各個元器件之間的連接關(guān)系，該軟件的儀器與實物基本相似，具有同樣的控制面板以及操作的方式方法，最后得出的測量數(shù)據(jù)，得到的波形以及生成的特性曲線跟現(xiàn)實的儀器上面看到的基本一樣。（4）豐富的元器件該軟件提供的元器件中，超過一萬七千多種元件都是世界上的主流元件提供商所提供的，同時，如果想要對元件的各種具體參數(shù)進行修改和編輯也是相對比較方便的。具有創(chuàng)建模型的功能，分為兩種，一種是通過模型生成器，一種是用其中的代碼模式來創(chuàng)建使用者所需要的元器件。（5）強大的仿真能力軟件仿真的引擎相對來說還是比較強大的，采用的是SPICE3F5以及Xspice的內(nèi)核，通過Electronicworkbench（電子仿真平臺）進行優(yōu)化，其內(nèi)置的設(shè)計功能可以優(yōu)化數(shù)字模式以及混合模式的仿真性能。優(yōu)化的類型有很多，比如SPICE仿真，MCU仿真的優(yōu)化，VHDL以及射頻仿真的優(yōu)化，電路向?qū)У膬?yōu)化等。（6）具有獨特的射頻（RF）模塊軟件中提供給使用者一些射頻電路基本的設(shè)計分析以及仿真驗證。射頻模塊是通過射頻特殊元件（RF-specific包括自定義的RF-SPICE的模型）、用來創(chuàng)建使用者根據(jù)需要自定的RF模型的一個模型的生成器、兩個分別名為頻譜分析儀（SpectrumAnalyzer）以及網(wǎng)絡(luò)分析儀（NetworkAnalyzer）的射頻特殊元件的儀器、一些射頻特殊元件的分析（例如電路的特性、噪聲系數(shù)以及匹配網(wǎng)絡(luò)所對應(yīng)的單元）等部分組成的。（7）具有強大的微控制單元（MCU）模塊Multisim可以支持的單片機芯片的種類一共有四種，支持仿真的設(shè)備分別有外部的RAM、ROM、外置鍵盤，LCD等等外置的一些設(shè)備，并分別對所支持的四種芯片提供匯編以及編譯。所創(chuàng)建的設(shè)計的項目可以使用C語言代碼，匯編代碼，或者是十六進制代碼，并且在第三方工具的源代碼方面也是兼容的。其中包含的高級調(diào)試功能很多，如設(shè)置斷點，查看或者編輯內(nèi)部的RAM以及具有特殊功能的寄存器，還有單步運行等功能都是可以輕松實現(xiàn)的。（8）具有相對完善的后處理功能Multisim軟件具有相對完善的后處理功能，比如說對分析后的結(jié)果進行一些數(shù)學(xué)的運算操作。進行運算的種類有很多，比如說常見的有算數(shù)運算，指數(shù)與對數(shù)的運算，向量的運算以及邏輯的運算等等，還有一些是不太常見的，例如三角運算，符合運算等等。支持的運算操作越多，分析的結(jié)果也就越準(zhǔn)確，所以Multisim在后處理方面還是做的相當(dāng)不錯的。（9）可以生成詳細的報告以及報表在設(shè)計中，往往一份詳細的報告或者是報表可以令使用者的工作量相對減輕不少。Multisim軟件就是這樣一款軟件，它為用戶提供了七種可生成的報告類型，這七種報告類型分別為：元器件等等數(shù)據(jù)的詳細報告、使用材料的清單、網(wǎng)絡(luò)的報表、設(shè)計中多余門電路的報告、使用的模型所生成數(shù)據(jù)的報告、設(shè)計中對原理圖進行統(tǒng)計的報告以及交叉報告。（10）兼容性相對來說非常好的信息轉(zhuǎn)換功能Multisim軟件為使用者提供了設(shè)計信息的轉(zhuǎn)換功能，在設(shè)計師進行設(shè)計的時候，肯定會用到不同種類的程序，而每個程序之間都有想對應(yīng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和算法，一般是不能夠直接將數(shù)據(jù)使用在其他程序上面的，這個功能的作用主要是提供給使用者轉(zhuǎn)換設(shè)計中的原理圖和仿真的一些數(shù)據(jù)到其他程序上的方法，可以將設(shè)計的原理圖輸出到PCB布線的程序中，例如Ultiboard軟件、P-CAD、Protel或者是OrCAD等這些PCB設(shè)計軟件。還可以將仿真后的結(jié)果和數(shù)據(jù)經(jīng)過轉(zhuǎn)換，使其可以直接應(yīng)用到MathCAD、Excel或者是LabVIEW等等這些軟件中去。網(wǎng)表文件等等也是可以經(jīng)過轉(zhuǎn)換然后應(yīng)用到其他文件中的。使得設(shè)計師能夠在設(shè)計中省去一些不必要的麻煩。2.6LPC總線LPC總線的出現(xiàn)是INTEL公司為了替代ISA總線與X-bus總線等一些低速總線而推出的多路復(fù)用總線，從而使傳統(tǒng)總線設(shè)備的對應(yīng)開銷大大減小，而且總線對軟件透明，其接口沒有特別的配置和驅(qū)動，支持可變數(shù)目的等待狀態(tài)，在系統(tǒng)管理模式下可以進行存儲器和I/O周期再試，支持喚醒等其他電源狀態(tài)。LPC總線具有較廣的應(yīng)用范圍,可以應(yīng)用于音頻、超級I/O、BIOS固件存儲器、通用應(yīng)用存儲器以及嵌入式控制器。LPC總線與PCI總線同步，工作在33MHz，可用于實現(xiàn)南橋與外圍低速設(shè)備的連接。LPC（lowpincount）即低引腳總線，有6個可選的引腳和7個必需的引腳，比ISA總線的30個或者30個以上的引腳少很多，而且連接更為方便，速度更快。而本課題的研究只需要用到其中的7個必需的引腳即可實現(xiàn)。分別為LAD[3:0]4位的數(shù)據(jù)、地址、控制復(fù)位信號，reset復(fù)位信號，CLK33MHz的時鐘信號，F(xiàn)RAME#發(fā)起或終止一個數(shù)據(jù)傳輸周期的控制信號。LPC總線協(xié)議有多種傳輸數(shù)據(jù)類型，它的每個CLK只能傳輸4位數(shù)據(jù)其特點是：reset完成系統(tǒng)的復(fù)位，由主控設(shè)備來驅(qū)動對應(yīng)的FRAME#信號，開始和結(jié)束對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸。LAD信號管理數(shù)據(jù)的傳輸，其中包括，循環(huán)方向、循環(huán)類型、芯片選擇、數(shù)據(jù)、地址、等待狀態(tài)等。典型的傳輸時序如下圖2.1所示。圖2.1LPC總線的基本傳輸時序圖

第3章系統(tǒng)設(shè)計與需求分析3.1系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)通過內(nèi)部智能程序?qū)δ繕?biāo)對象進行檢測及診斷，并將診斷結(jié)果代碼一一顯示出來，結(jié)合POST代碼含義說明，用戶就能很快地找出主板故障所在。尤其在不能引導(dǎo)操作系統(tǒng)、黑屏、蜂鳴器不叫時，使用本卡更能體現(xiàn)其便利性及高效能，快速有效解決令人頭痛而繁雜的電腦故障將事半功倍。利用Inter公司的LPC總線，將計算機主板與故障檢測卡連接起來，一般的LPC總線存在于PCI插槽中，故障檢測卡通過PCI插槽來讀取主板80H端口發(fā)送出來的數(shù)據(jù)。在故障檢測卡的設(shè)計中，基于LPC總線的設(shè)計方法至關(guān)重要，其中需要7個LPC總線的引腳，這七個引腳對應(yīng)的信號分別為：LAD[3:0]這個4位的數(shù)據(jù)、地址、控制復(fù)位信號，一個reset復(fù)位信號（該信號主要用于將各個LPC設(shè)備內(nèi)所存在的內(nèi)部寄存器進行初始化）、一個作為同步PCI和LPC總線功能的33MHz的CLK時鐘信號，以及一個FRAME#對一個數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹芷谶M行發(fā)起或者終止操作的控制信號。因為該設(shè)計將要使用到一些沒有PCI插槽的筆記本或者軍工類高度集成的主板上，所以，將驅(qū)使故障檢測卡正常工作的這七個必須信號分離出來后，分別將數(shù)據(jù)通過一個2x13針腳的插針插槽傳輸?shù)皆O(shè)計的故障檢測卡中，故障檢測卡通過譯碼等操作，然后利用LED七段顯示器顯示出來。通過OrCAD軟件進行PCB的設(shè)計、布局布線等操作后，將生成的gerber文件送至PCB制造商進行制造，對需要使用的元器件進行篩選，購買。對做出的PCB板進行元器件焊接后，完成硬件描述語言的編輯，燒錄到所選用的FPGA芯片中，對POST卡進行全功能測試，測試通過后，清洗，直至做出POST卡實體。3.2系統(tǒng)功能需求該設(shè)計因為需要使用到一些沒有PCI插槽的筆記本或者軍工類高度集成的主板上，所以不能夠直接使用PCI插槽，轉(zhuǎn)而使用更加節(jié)省面積的插針，這樣只需要在主板中預(yù)留出一個2x13個針腳的插槽就可以實現(xiàn)LPC總線的功能。在故障檢測卡上，需要選用的可編程邏輯芯片分別為CPLD和FPGA，但是考慮到芯片的可擦寫次數(shù)以及功能的需要，最后決定選為FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片為主板故障檢測卡的精髓所在，譯碼等過程通過后，再通過LED以使用者可以識別的方式顯示出來。經(jīng)過以上的需求調(diào)研，確定該設(shè)計主要分為以下3個部分，分別為插針數(shù)據(jù)接口(偽LPC接口)部分、FPGA部分以及顯示（兩個七段LED燈）部分。3.2.1插針數(shù)據(jù)接口部分這一部分主要的作用是通過一個插針來實現(xiàn)檢測卡和計算機南橋的數(shù)據(jù)傳輸，通過FPGA（復(fù)雜可編程邏輯器件）的控制，接收到計算機南橋通過80H口發(fā)送的檢測代碼。本設(shè)計中采用相對簡單的線路，除了信號線對應(yīng)連接，還包括接地線和電源線的正確連接。根據(jù)LPC總線的協(xié)議要求，檢測卡中采用3.3V及5V兩種電壓來實現(xiàn)電路板上各個部分器件的正常工作。經(jīng)查閱資料，在電壓接入處加入一些0.1u的電容，用來濾波。從而使電路中電壓更加穩(wěn)定。插針的每個pin的定義如圖3.1。圖3.1每個pin的定義3.2.2FPGA部分FPGA部分是整個設(shè)計最主要的部分，主要負責(zé)接收通過南橋80H接口處傳來的代碼、對代碼進行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換、處理、存儲以及輸入輸出等功能。它將從插針處得到的數(shù)據(jù)進行接收、鎖存（篩選，分頻）和譯碼，最后把相應(yīng)的信號發(fā)送到LED并且顯示出來。POST卡的基本原理圖如圖3.2所示。圖3.2POST卡基本原理框圖解碼器完成的實際上就是LPC總線對應(yīng)的控制功能，通過FPGA芯片來實現(xiàn)，用VerilogHDL語言對FPGA芯片進行編程和燒錄，使其完成地址的譯碼功能，串行到并行不同數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換。發(fā)送總線的翻轉(zhuǎn)信號，完成LED燈的譯碼。LPC控制的實現(xiàn)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖3.3圖3.3LPC控制狀態(tài)圖（1）HOST將FRAME#置為低電平，傳輸?shù)难h(huán)開始并且發(fā)出合適的信息到LAD上。（2）HOST開始設(shè)置和循環(huán)對應(yīng)的信息，像循環(huán)的類型、循環(huán)的方向等等。（3）HOST開始傳輸?shù)刂?，接下來是?shù)據(jù)，并且LPC總線切換去檢測設(shè)備的循環(huán)完成與否。（5）外部設(shè)備通過LAD表示當(dāng)前總線是否在進行數(shù)據(jù)的傳送以及循環(huán)的狀態(tài)。（5）外部設(shè)備將LPC總線的控制權(quán)轉(zhuǎn)交給HOST，并且結(jié)束本次循環(huán)。3.2.3顯示（LED）部分LED顯示的信號線路一共有18個,因為是兩個七段顯示器,所以有兩個使能信號,分別為LED_EN1和LED_EN2，每個控制的信號都會分別傳送到兩個七段顯示器中，所以LED_（A~H）又一分二成為兩個信號。其中在設(shè)計的時候給使能信號加入兩個100K的上拉電阻，保證信號更加穩(wěn)定。圖3.4FPGA芯片LED管腳圖3.5LED七段顯示器信號圖3.3系統(tǒng)非功能需求在這塊主板故障檢測卡中，還加入了一個串口功能，可以對串口進行測試，充當(dāng)了一個串口檢測卡，可以對串口發(fā)送出的信號進行自短接，使得主板可以正常的進行232,485信號的自接發(fā)，由計數(shù)器和顯示器來判斷串口功能是否正常，是否會出現(xiàn)丟包或者是出現(xiàn)錯誤包的情況。3.4系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境硬件環(huán)境：AlteraCycloneIIEPM1270T14415N軟件環(huán)境：QuartusII12.1/ModelsimSE6.53.5系統(tǒng)可行性分析3.5.1技術(shù)可行性用硬件描述語言完成的一些電路設(shè)計，可以經(jīng)過相對容易的布局，很快的燒錄到FPGA上進行功能測試，是現(xiàn)代IC驗證和設(shè)計的主流方向。FPGA可以被用來實現(xiàn)基本的邏輯門級電路以及更復(fù)雜的組合功能。例如解碼器，數(shù)學(xué)方程式。在絕大多數(shù)FPGA里，這些元件包含了許多記憶元件，像觸發(fā)器和其他完整的記憶模塊。系統(tǒng)設(shè)計員可以通過可編輯連接將FPGA內(nèi)部按需要連接起來，就如同一個電路測試板被放置在了一個可編程芯片中。一個成品的FPGA出廠后，連接和邏輯塊可以按照設(shè)計者的意愿而改變，F(xiàn)PGA可以完全勝任其所需要的相關(guān)邏輯功能。FPGA總的來說相對與ASIC（專用集成電路）的速度要慢許多，不能夠完成相對復(fù)雜的設(shè)計，但是功耗卻低了許多。FPGA還有許多優(yōu)于其他芯片的能力，例如可以被快速成品，可以幾乎無限次的對程序中的錯誤進行修正或者是進行燒錄，造價也相對更加便宜。3.5.2經(jīng)濟可行性該設(shè)計采用了性價比相對較高的FPGA芯片來實現(xiàn)故障檢測的功能，極大化的簡化了電路，并且FPGA相對功耗較低，體積較小，可以減小系統(tǒng)的故障率，PCB板卡的大小控制在10cm*10cm內(nèi)，盡量讓檢測卡最簡化，不僅能保證設(shè)計的短周期，而且在降低設(shè)計成本方面也有很好的表現(xiàn)。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第4章系統(tǒng)實現(xiàn)4.1環(huán)境配置硬件環(huán)境：AlteraCycloneIIEPM1270T14415N軟件環(huán)境：QuartusII12.1/ModelsimSE6.5/CadenceRelease16.34.2功能模塊實現(xiàn)（1）LPC總線接口以及配置對應(yīng)時序和波形的實現(xiàn)LPC總線接口配置對應(yīng)時序和波形產(chǎn)生都是通過對FPGA芯片EPM1270T14415N編程得到的。由LPC總線協(xié)議能夠設(shè)計出LPC接口的控制模塊狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，狀態(tài)變化具體的過程如圖4.1所示。圖4.1LPC總線接口控制模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖根據(jù)LPC總線接口狀態(tài)的變化以及時序波形配置要求，采用VerilogHDL硬件描述語言對FPGA芯片進行描述，通過ISE和ModelsimSE軟件編譯、仿真、綜合，并通過QuartusII下載到芯片中，從而實現(xiàn)FPGA的初始化配置功能。相關(guān)代碼如下：--thisresultisusedinLPCprocessext_sum<=r_cnt+1;--r_data(3downto0)<="1010";--r_data(7downto4)<="0101";LPC:process(lclk,lreset_n)begin--processLPCiflreset_n='0'then--asynchronousreset(activelow)CS<=RESETs;lad_i<="ZZZZ";elsiflclk'eventandlclk='1'then--risingclockedgecaseCSiswhenRESETs=>lad_i<="ZZZZ";iflframe_n='0'thenCS<=STARTs;r_lad<=lad_i;elseCS<=RESETs;endif;whenSTARTs=>iflframe_n='0'thenr_lad<=lad_i;CS<=STARTs;elsifr_lad="0000"then--mustidentifyCYCTYPEiflad_i(3downto1)="011"then--IOWRITEWILLHAPPENcontrol(9downto2)<="11111110";CS<=RESETs;r_cnt<="000";elsiflad_i(3downto1)="010"thencontrol(9downto2)<="11111101";r_cnt<="000";CS<=RESETs;elsiflad_i(3downto1)="001"thencontrol(9downto2)<="11111011";r_cnt<="000";CS<=ADDRs;elsiflad_i(3downto1)="000"thencontrol(9downto2)<="11110111";r_cnt<="000";CS<=RESETs;elsecontrol(9downto2)<="00000000";CS<=RESETs;endif;endif;whenADDRs=>ifr_cnt="011"thenr_cnt<="000";iflad_i="0000"andr_addr(11downto0)=x"008"thenCS<=DATAs;elseCS<=RESETs;endif;elser_cnt<=ext_sum;r_addr<=r_addr(11downto0)&lad_i;CS<=ADDRs;endif;whenDATAs=>ifr_cnt="000"thenr_data(3downto0)<=lad_i;r_cnt<=ext_sum;CS<=DATAs;elsifr_cnt="001"thenr_data(7downto4)<=lad_i;r_cnt<="000";CS<=TARs;elser_cnt<="000";CS<=RESETs;endif;whenTARs=>ifr_cnt="000"andlad_i="1111"then CS<=TARs; r_cnt<=ext_sum; elsifr_cnt="001"then CS<=SYNCs; r_cnt<="000"; r_wait<="0000"; else CS<=RESETs; r_cnt<="000"; endif;whenSYNCs=>iflad_i="0000"thencontrol(9downto6)<="1111";lad_i<="1111";--########################CS<=LOCAL_TARs;--#######################TARselsiflad_i="0101"thenCS<=SYNCs;control(9downto6)<="1100";elsiflad_i="0110"thenCS<=SYNCs;control(9downto6)<="0011";else r_cnt<="000"; r_wait<="0000";CS<=RESETs;endif;whenLOCAL_TARs=>--############################ifr_cnt="001"then--############################lad_i<="ZZZZ";--############################r_cnt<="000";--############################CS<=RESETs;--############################else--############################ r_cnt<=ext_sum;--############################lad_i<="ZZZZ";--############################CS<=LOCAL_TARs;--############################endif;--############################endcase;endif;endprocessLPC;endrtl;（2）7段LED數(shù)碼管顯示解碼數(shù)據(jù)的實現(xiàn)經(jīng)過FPGA芯片的譯碼等處理后，給出的兩個使能信號分別控制兩個七段LED數(shù)碼管，而產(chǎn)生的lad_0[7:0]信號分別控制兩個7段數(shù)碼管，每當(dāng)南橋的80H地址發(fā)出一個對應(yīng)的POSTCODE，F(xiàn)PGA芯片就會對其解碼，并且用LED數(shù)碼管顯示出來，讓使用者可以更直觀的看到主板出現(xiàn)的故障代碼。LED部分相關(guān)代碼如下：architecturertloflpcistypestateis(RESETs,STARTs,ADDRs,TARs,SYNCs,DATAs,LOCAL_TARs);--simpleLCPstatessignalCS:state;signalr_lad:std_logic_vector(3downto0);--adress23bitsonflashsignalr_data:std_logic_vector(7downto0);signalr_addr:std_logic_vector(15downto0);signalr_cnt:std_logic_vector(2downto0);signalr_wait:std_logic_vector(3downto0);signalcontrol:std_logic_vector(9downto0);signalext_sum:std_logic_vector(2downto0);signaltime:std_logic_vector(12downto0);begin--rtlcontrol(1downto0)<="11";lad_i<="ZZZZ";--PassthewholeLPCaddresstothesystem--lpc_addr<=r_addr(23downto0);--lpc_data_o<=r_data;led_en(0)<=time(12)or(nottime(11));led_en(1)<=time(12)ortime(11);--led_en(1downto0)<="00";process(lclk)beginiflclk'eventandlclk='1'thentime<=time+1;iftime(12downto11)="00"thencaser_data(3downto0)iswhen"0000"=>lad_o<="11111100";when"0001"=>lad_o<="00001100";when"0010"=>lad_o<="11011010";when"0011"=>lad_o<="11110010";when"0100"=>lad_o<="01100110";when"0101"=>lad_o<="10110110";when"0110"=>lad_o<="10111110";when"0111"=>lad_o<="11100000";when"1000"=>lad_o<="11111110";when"1001"=>lad_o<="11110110";when"1010"=>lad_o<="11101110";when"1011"=>lad_o<="00111110";when"1100"=>lad_o<="10011100";when"1101"=>lad_o<="01111010";when"1110"=>lad_o<="10011110";when"1111"=>lad_o<="10001110";whenothers=>lad_o<="01101110";endcase;elsiftime(12downto11)="01"thencaser_data(7downto4)iswhen"0000"=>lad_o<="11111100";when"0001"=>lad_o<="00001100";when"0010"=>lad_o<="11011010";when"0011"=>lad_o<="11110010";when"0100"=>lad_o<="01100110";when"0101"=>lad_o<="10110110";when"0110"=>lad_o<="10111110";when"0111"=>lad_o<="11100000";when"1000"=>lad_o<="11111110";when"1001"=>lad_o<="11110110";when"1010"=>lad_o<="11101110";when"1011"=>lad_o<="00111110";when"1100"=>lad_o<="10011100";when"1101"=>lad_o<="01111010";when"1110"=>lad_o<="10011110";when"1111"=>lad_o<="10001110";whenothers=>lad_o<="01101110";endcase;elselad_o<="00000000";endif; endif;endprocess;4.3PCB設(shè)計部分實現(xiàn)首先需要使用CadenceOrcad來進行原理圖的制作，打開對應(yīng)的軟件，如圖4.2。圖4.2打開Orcad軟件根據(jù)之前的設(shè)計，對原理圖進行繪制，新建一個原理圖project，并對元器件進行相應(yīng)的繪制。在界面中可以明顯的看到它的層次關(guān)系，如圖4.3。圖4.3項目的層次關(guān)系在繪制過程中按P放置元件，W繪制相應(yīng)導(dǎo)線，Orcad的庫文件，常用的元件在Discrete.olb目錄里，其他的元器件也是可以搜索的，如果沒有的話就需要自己進行制作了。原理圖完成，結(jié)果如圖4.4。圖4.4檢測卡PCB原理圖當(dāng)原理圖畫完之后就需要填寫對應(yīng)的封裝信息，對原理圖中的元器件進行雙擊，會出現(xiàn)一個頁面，按照規(guī)則填入對應(yīng)的封裝信息，如圖4.5。圖4.5元件的封裝信息封裝信息等填寫完畢，最小化原理圖，選中層次表中的.dsn文件，并且生成網(wǎng)表文件，如圖4.6。圖4.6生成網(wǎng)表文件網(wǎng)表文件生成以后，就可以進行元器件的布局與布線了，當(dāng)布局布線完成后我們可以通過打開.brd文件來對已經(jīng)畫好的PCB版圖進行查看和修改，如圖4.7。圖4.7布局布線完畢的PCB版圖其中正反面的3D視圖如圖4.8和圖4.9。圖4.8正面3D版圖圖4.9反面3D版圖當(dāng)PCB版圖繪制完畢，進行各種規(guī)則的檢查，修改完善后輸出gerber文件，將文件送至PCB制造廠商處進行PCB板制造。制造回來后對元器件進行焊接和測試。直至正常使用。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第5章系統(tǒng)測試對生產(chǎn)焊接完畢的檢測卡進行全功能測試，首先檢查外觀是否完好，在外觀完好的情況下對個別電容進行阻抗測試，看看是否有短路的現(xiàn)象出現(xiàn)，尤其是3.3V和5V的供電電路，如果出現(xiàn)會導(dǎo)致芯片燒毀。當(dāng)這些都測試完畢，開始主板故障檢測卡的功能測試，找到對應(yīng)的測試主板，將事先準(zhǔn)備好的排針連接主板故障檢測卡和計算機的主板，將主板連入ATX電源，給主板上電，使主板開機，這時可以看到主板檢測卡也隨之點亮，并且開始跑碼，最后當(dāng)計算機正常進入軟開機的模式，檢測卡的LED屏幕停留在00或者是FF，表示檢測卡可以正常工作。如圖5.1。圖5.1正常開機后LED顯示00為了使測試結(jié)果更加準(zhǔn)確，對已經(jīng)確定問題的計算機主板進行測試，首先找到一塊內(nèi)存插口不良的主板，正常情況下主板故障檢測卡應(yīng)該跑的碼為38，對此主板進行檢測，得到的結(jié)果也