实验四 汽车尾灯控制器设计.ppt

本实验使用FPGA控制LED，按照汽车尾灯的状态要求进行闪烁显示； 本质上就是一种特殊结构的流水灯，能够按照收到的控制信号，改变流水样式； 需要设计计数器、分频器、译码器及控制逻辑。 计数器用来控制LED的状态转移； 分频器用来产生低频连续脉冲信号； 实验板上已有低频脉冲信号（1|2|4|8Hz） 译码器用来产生LED的显示状态 设置置顶，并编译当前的VHDL文件 创建用户自己的元件符号 思考及提高 若输入时钟使用实验板上10MHz晶振所产生的信号 （从Pin16脚输入），需要增加什么电路来正常显示尾灯信号状态？ 将实验3的流水灯进行引脚锁定后在实验板上运行，观察结果。 实验四：汽车尾灯控制器设计 掌握通过QuartusII进行 LPM（参数化宏单元）和HDL混合进行数字逻辑系统设计的方法； 了解汽车尾灯控制的工作原理及状态时序，熟悉逻辑设计的应用； 掌握使用QuartusII进行FPGA引脚锁定，并将编译后的设计结果下载到FPGA器件中，进行功能测试。 进一步掌握EDA开发的方法及流程。 * 一、实验目的 二、实验设备 计算机，数字电路实验板 可编程逻辑器件（Programmable Logic Devices），发展于20世纪70年代，属半定制集成电路； 使用PLD器件，借助EDA设计方法，可以方便、快速地构建数字系统. * 三、PLD器件及实验板 可编程逻辑器件选用Altera公司经典FPGA器件：Cyclone系列的EP1C3T144C8； 实验区已将USB Blaster下载电路与FPGA JTAG接口进行集成，直接通过PC机USB口连接即可下载目标文件*.SOF。 使用时不用接线，直接按固定的外设连接配置引脚。 数码管、逻辑开关、LED灯等外设与FPGA的连接都已经以白色丝印的方式标印在了电路板空白区域，方便配置引脚时直接查看。 数字电路实验板FPGA实验区 * 四、实验内容和要求 汽车尾灯控制器结构组成 功能要求： 1. 左右方向各使用4个LED灯，汽车正常行驶时指示灯全部不亮； 2. 汽车右转时，右侧的4个LED灯从左至右循环流动点亮； 3. 汽车左转时，左侧的4个LED灯从右至左循环流动点亮； 4. 汽车刹车时，左右两侧的指示灯同时由中间向两侧方向循环流动点亮。 五、实验原理 1. 通过QuartusII建立一个新工程（不能建在根目录下）； 工程名命名格式约定如下：姓名首字母+学号 如张三，学号为2011123001，则命名为： zs2011123001 2. 建立项目时器件系列 （family）选Cyclone系列 目标器件（devices）选EP1C3T144C8 3. 新建VHDL设计文件，按右图编辑输入2-4线译码器的VHDL程序，并编译通过； * 六、实验步骤 在图示位置点击右键，然后在弹出菜单中选择“Set as Top-Level Entity” 启动全程编译 若出现报错，根据提示，排查错误 在图示位置点击右键，然后在弹出菜单中选择“Creat Symbol File for Current File” 将自己的设计描述生成符号，供原理图方式调用 4. 新建顶层原理图文件，将生成的2-4译码器符号调入 * 六、实验步骤 5. 然后添加LPM宏模块，调入计数器模块，模值设为4 * 六、实验步骤 * 点击OK后，类型选VHDL，命名并保存 输出为两位，即为模4计数器 上图中，lpm_counter0、 lpm_counter1为模4的LPM计数器模块，为decode2_4译码器产生地址信号。 译码器的normal为使能端，高电平有效，低电平时输出Y[0..3]为全为0。 六、实验步骤 6. 添加外围逻辑门及输入、输出端口，连线完成逻辑图 六、实验步骤 7. 保存原理图，将其置顶后再次编译。 编译通过后，进行波形时序仿真，分析仿真结果。 仿真方法参见实验3. 六、实验步骤 8. 引脚锁定 引脚锁定方法： 在菜单下依次选择Assignments/Pin 双击编辑窗口对应引脚的Location，根据端口名选择引脚号 时钟信号使用2Hz（Pin48）， LED灯和左右转开关信号相应的引脚号已标注在实验板上 这个开关用来模拟汽车左转、右转操作 置于中间表示不转向 任选一个逻辑开关，模拟刹车动作，高电平表示刹车踩下，低电平表示释放。 通过LED观察指示效果 * 双击“Location”下方的表格框，弹出指定器件的引脚列表，选择用户自定义的引脚。 这么多， 选哪个呢？ * 引脚锁定完成后需再次执行全程编译（必要步骤） 然后就可以下载到实验板上观察运行结果了 * 实验板第一次连接到PC机，会弹出硬件安装向导，按下述操作完成完成安装