EDA技术与VHDL实验指导书v2教案分析.doc

EDA技术与VHDL 实验指导书 哈尔滨理工大学荣成学院 电气工程系 2013年11月20日 目录 目录 1 第1章 实验系统硬件组成 2 1.1 实验系统组成 2 1.2 实验系统主板硬件介绍 4 1.2.1 FPGA 5 1.2.2 配置及复位电路 10 1.2.3 系统时钟 11 1.2.4 SDRAM存储器 11 1.2.5 LCD显示接口 12 1.2.6 7段数码管显示及键盘接口 13 1.2.7 二值开关接口 14 1.2.8 发光二极管接口 15 1.2.9 蜂鸣器接口 15 1.2.10 SD卡接口 15 1.2.11 SPI总线接口 16 1.2.12 I2C总线接口 16 1.2.13 RS232串型接口 17 1.2.14 USB接口 17 1.2.15 扩展IO接口 18 1.2.16 温湿度传感器接口 18 1.2.17 PS2接口 18 1.2.18 电源模块 19 1.2.19 按键接口 19 第2章 功能模块介绍 21 2.1 8位数码管扫描模块 21 2.2 段码转换模块 21 第3章 EDA实验 25 3.1 实验一：基础实验 (1位全加器设计) 25 3.2 实验二： 移位寄存器模块 46 3.3 实验三：计数器和移位寄存器设计 48 3.4 实验四：七段数码显示译码器和数控分频器设计 50 3.5 实验五：单进程Moore状态机 54 3.6 实验六：Mealy状态机 55 实验系统硬件组成 实验系统组成 实验系统由一台计算机+实验箱组成。实验系统连接如图1-1所示。 图1-1 CH-4实验系统连接图 实验箱由箱体+ USB Blaster 下载线+开关电源+实验系统主板+扩展板组成。 1．箱体：开关电源固定在箱体的底板上，在箱体的后侧板开有电源插孔，接~220V 电 源。 2． USB Blaster 下载线： 通过连接计算机的 USB 接口在实验箱上连接到 EP4CE15 核心板 的 JTAG 口，也可连到它的 AS 口。 3．开关电源：型号：台湾明纬 T-30B 。 输入 ~220V，输出 +5V/3A +12V/1A -12V/0.5A。 4．实验系统主板：板载基础实验所需电路，配置如下： FPGA： EP4CE15N（15408Les） 配置芯片：M25P64 (64MB) FLASH: AM29LV320D (32MB) SDRAM： H57V2562GTR (256MB) TFT屏：5.0吋TFT LCD屏，屏幕分辨率800x480。颜色位16M色。 2 x16 字符点阵液晶（蓝白） 1 块。 数码管（动态扫描） ：LG5641AHx2 8 位 7 段数码管 0.5 吋共阴红 数码管（静态驱动） ：2 位共阴静态驱动数码管，红色。 按键： 4 位 OMRON 按键。 键盘： 4x4 OMRON 按键。 上电及手动复位电路： 蜂鸣器： 5V 无源蜂鸣器 1 个 ； 5V 有源蜂鸣器 1 个。 温度传感器： DS18B20 温度传感器。 实时时钟电路： DS1302。 铁电存储器： AT24C16(16KB)。 SD 卡接口： PS2 接口： 串口： MAX3232。 USB 接口： 真正的 USB 接口，分 HOST 和 SLAVE 接口设计，CH376 驱动。 扩展接口座(20P)：20IO 用于与扩展板通信设计。 5. 组成原理/数字逻辑扩展板：EDA_DSA 实验箱中提供连接好的扩展板是组成原理/数字逻辑基础实验模块， 实验系统主板通过 4 位 IO 口控制组成原理/数字逻辑扩展板的发光 二极管、二值开关、脉冲开关等输入输出资源。 组成原理/数字逻辑扩展模块配置如下： 面包板 1 块： ●一个端子条 300 个插孔 ●两个分配条，100 个插孔 ●适用线径：29-20 AWG ●尺寸：83.5x54.5x8.5mm;8.2x5.3x0.85cm 面包板相关实验 IO 接口： LED 发光二极管 8 个 二值开关 8 位 LED 发光二极管 20 个 二值开关 20 位 触发按键（上升沿） 2 位 触发按键（下降沿） 2 位 控制器 CPLD EPM240T100C5N 1 片 4 路拨码控制，用于设计时钟实验: 1Hz，10Hz，100Hz，1KHz，10KHz，100Khz，1MHz，10MHz 等，分别 用 BCD 拨码开关选择，掉电时设置值不丢失。 实验系统主板硬件介绍 ZY-EDA2 实验系统主板硬件结构框图如图 2-2 所示。 图 1-2 ZY-EDA2 实验系统主板硬件结构框图 ZY-EDA2 实验系统主板器件位置如图1-3所示。 图1-3 ZY-EDA2 实验系统主板器件位置 FPGA 实验系统使用的FPGA 芯片是芯片是美国 Altera