实验四：汽车尾灯控制器设计.ppt

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； 任何组合逻辑电路都可以用“与门-或门”二级电路实现； 任何时序逻辑电路都可以由组合逻辑电路加上存储元件（触发器、锁存器构成）； 人们由此提出乘积项可编程电路结构，原理结构如下： * 三、PLD器件简述 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。 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，配置引脚时直接查看即可。 数字电路实验板FPGA实验区 实验板BANK5、6使用说明 BANK6是FPGA实验区，各外围元件，如数码管、LED灯、按键、蜂鸣器、拨码开关、红外检测、左右转开关、时钟电路都已与FPGA完成了固定连接，使用时不需进行任何连线操作。 当使用USB线与PC机相连后，整块电路板都将得到供电，若由于USB线质量不好，会使得线路压降过大，而导致部分电路不能稳定工作，此时可通过USB端口的直流电源接口通过+5V电源适配器来进行供电。 * 四、实验原理 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向两侧方向循环流动点亮。 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 按照上图逻辑通过QuartusII原理图顶层组织的方式完成汽车尾灯控制器逻辑设计； 图中模块LPM_counter为计数器模块，以原理图的方式调用； Decode2_4为使用VHDL描述的2-4线译码器，normal为使能端，高电平有效，低电平输出Y为全0。 五、实验内容和要求 按照上图逻辑通过QuartusII原理图顶层组织的方式完成汽车尾灯控制器逻辑设计；lpm_counter2_fdiv为分频器模块，产生1Hz信号； 图中模块LPM_counter为计数器模块，以原理图的方式调用； Decode2_4为使用VHDL描述的2-4线译码器，normal为使能端，高电平有效，低电平输出Y为全0。 六、实验操作说明 * 1、计数器设计（调用LPM宏模块） 点击OK后，类型任选，并设置保存路径及命名 设计分频器时，将其设为21 * 2、分频器设计（调用LPM宏模块） 点击OK后，类型任选，并设置保存路径及命名 勾选carry-out，即进位输出 3、2-4线译码器设计（VHDL描述） 下面是4-7译码器结构体的VHDL描述，供参考 4、原理图顶层组织 VHDL文件描述无误后，需要先为其创建元件符号 创建成功后，就可以在这下图中找到自己设计的2-4线译码器模块了，将其放置到原理图窗口即可使用 5. 然后调入或门，输入输出端口（再命名端口），连线完成整体原理图设计。 1. 通过QuartusII建立一个新工程； 2. 建立项目时选Cyclone系列（family）的目标器件（devices）EP1C3T144C8 3. 新建VHDL设计文件，编写2-4线译码器VHDL程序，并编译通过； 新建顶层原理图文件，调入2-4线模块，LPM模块等，并完成逻辑连线。 4. 对设计进行引脚锁定，再次编译； 5.连接实验板下载线，将编译所生成的*.sof目标文件下载到FPGA芯片中； 6. 观察运行结果，如不正确，检查设计，调整后重新编译后再次下载后观察运行结果。 * 七、实验步骤 补充说明：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 建立工程； 根据前面的示例编写ＶＨＤＬ程序； 确认无错后执行