实验四、电子钟de.docVIP

《基于软核技术的嵌入式系统设计》 实验四、NiosII系统设计——电子钟 --DE2 北京交通大学 计算机学院 教师：丁晓明 本实验指导书演示了NiosII系统的硬件设计，软件设计，能实现一个电子钟功能。 本实验在前面实验的基础上，同学已经能熟练的使用QuartusII软件和模块化输入方法。 本实验主要包括SOPC Builder，NiosII IDE，QuartusII的使用，主要目的在于指导同学学习如何定制一个NiosII硬件系统和如何在此基础上编写软件程序。 实验条件： Cyclone II EP2C35F672C6教学套件 QuartusII9.0 SOPC Builder9.0 NiosII9.0 NiosII IDE 在本实验中，我们将以Cyclone II EP2C35F672C6学习板为平台，介绍开发一个电子钟的软、硬件方案设计，涉及到的代码，只需要按照实验指导书将代码拷贝到工程文件夹中即可。 （注意：使用cyclone开发板的同学在设置时需要做相应的改动） 系统软、硬件需求分析： 1. 该系统要实现的功能： (1). 在液晶屏上显示时间，日期 (2). 对时间、日期能够进行设置 2. 硬件系统组成规划 根据系统要实现的功能和开发板配置，本项目中需要用到的Cyclone II开发板上的外围器件有： LCD：电子钟显示屏幕 按钮：电子钟设置功能键 Flash存储器：存储软、硬件程序 SRAM存储器：程序运行时将其导入SRAM 根据所用到的外设和器件特性，在SOPC Builder中建立系统要添加的模块包括：NiosII CPU定时器，按键PIO，LCD， 外部RAM总线（Avalon三态桥），外部RAM接口，外部Flash接口。 3．软件系统规划 要实现系统所需的功能，大量的工作应该集中在软件设计和优化上。电子钟的软件功能主要分为显示、设置和时间算法三大部分。 1. 显示部分 显示部分的功能包括： (1). 显示时间（小时：分钟：秒） (2). 显示日期（年-月-日） 2. 设置部分 设置部分的功能包括：设置小时，设置分钟，设置年份，设置月份，设置日期和退出设置。 设置部分的程序主要用在对按键的响应。在编写程序前要对Stratix开发板上的四个按键功能进行如下分配： (1). 主菜单 (a). SW0：设置选择键，可依次选择设置小时，分钟，年份，月份和日期 (b). SW1：显示日期键 (c). SW2：显示时间键 (2). 子菜单（即进入对某个选项设置后的键盘功能）： (a). SW1：选项数字增加 (b). SW2：选项数字减少 (c). SW3：退出对选项的设置，返回主菜单 3. 时间算法部分 时间算法部分的功能包括： (1). 时间累加 (2). 确定每个月的最大天数，使年、月、日能正确累加 通过对软件要完成的功能进行分析可以看出，这里只有按键响应和显示部分需要涉及硬件，其它子程序可在进行硬件设计的同时开始编写。 4. 软件流程图 实验内容： 1. 系统硬件 首先根据前面的实验步骤，创建一个新工程lab4prj。 （2）点击 Tools-SOPC Builder，进入SOPC Builder，运行SOPC Builder， （3）给要设计的系统模块命名，此处我们命名为niosII；Target HDL项，选择VHDL，指定设计中各模块生成的HDL类型，命名完毕，点击OK。 （4）设置Clock为50MHz，Target Device Family为Cyclone II。 （5）双击Avalon Components ( NiosII Processor，添加一个 NiosII/s 处理器 Instruction Cathe：4KB JTAG调试模块等级：Level 2 然后点击Finish。 用鼠标右键点击cpu_0，选择rename选项，将NiosII处理器cpu_0更名为cpu （6）添加 JTAG UART，在Simulation选项卡下选择Create ModelSim alias to open a window showing output as ASCII text，其他设置保持默认状态，如下图。并命名为jtag_uart （7） 添加一个计时器(Interval Timer)，Initial Period设置为10msec，其他为默认设置。并命名为sys_clk_timer。 （8）再添加一个计时器，使用如下，并命名为high_res_timer 。 （9）添加Avalon Tri-state Bridge，将Incoming Signals设置为Regist