SOPC课程设计实验报告.docx

SOPC 课程设计实验报告基于 SOPC 的警示灯设计2013 电子信息工程 3 班李婕 20134557罗丹妮 20134563一、 设计目的 1、 熟悉掌握 SOPC 的基本流程2、 设计一个警示灯并满足基本要求3、 通过设计发现问题并解决二、 设计设备1、硬件：PC 机、SOPC-NIOS II EDA/SOPC 系统开发平台2、软件：QUARTUS II、SOPC Builder、NIOS II IDE三、 设计内容• 初始状态为红灯（LED2）熄灭，绿灯（LED1）点亮，数码管显示为 0• 当按键按下，红灯（LED2）闪烁，绿灯（LED1）熄灭，同时蜂鸣器响起，数码管开始倒计时 9S，此状态持续时间为9s• 9s 后，恢复初始状态四、 设计步骤1、 使用 Quartus II 建立一个工程文件和顶层文件；2、 使用 SOPC Builder 建立一个简单 Nios II 硬件系统1） 启动 SOPC Builder2） 指定目标 FPGA3） 添加 NiosII 内核及其他外设A、添加 NiosII、SRAM、JTAG-UART、Avalon 总线的 IP核 B、添加一个 2 位的输入型 PIO 作为按键 keyC、添加两个 1 位的输出型 PIO 作为 led1 及 led2 的输出端口D、添加一个 1 位的输出型 PIO 作为蜂鸣器的输入端口 AE、添加一个 3 位的输出型 PIO 作为数码管的位选selF、添加一个 8 位的输出型 PIO 作为数码管的段选dat4） 指定基地址和中断优先级5） 设置 NiosII 复位和异常地址6) 编译生成 NiosII 系统SOPC Builder 行程图如下：3、在 Quartus II 中建立一个蜂鸣器1） 用 VHDL 语言编写蜂鸣器程序2） 编译成功后 Creat symbol，生成 Project sing4、在 Quartus II 中编译 Nios II 硬件系统并生成配置文件1） 在 Quartus II 加入 Nios II 系统符号到顶层文件2） 给各端口加入输入输出引脚，并重命名3） 设置参数4） 编译顶层文件 5） 分配管脚6） 再次编译5、在 Nios II IDE 中建立 C/C++工程，编写用户程序6、编译用户程序7、下载.SOF 至 FPGA,运行程序，观察结果五、设计程序 蜂鸣器程序（VHDL）:LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY sing1 ISPORT(CLK:IN STD_LOGIC;p:IN STD_LOGIC;-- DIGIT:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); SPEAKER:OUT STD_LOGIC);END ENTITY;ARCHITECTURE SONG OF sing1 ISSIGNAL DRIVER,ORIGIN:STD_LOGIC_VECTOR(12 DOWNTO 0);SIGNAL COUNTER:INTEGER RANGE 0 TO 140;SIGNAL COUNTER1:INTEGER RANGE 0 TO 3;SIGNAL COUNTER2:INTEGER RANGE 1 TO 10000000;SIGNAL DIGIT :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);SIGNAL COUNT :STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); SIGNAL CARRIER,CLK_4MHZ,CLK_4HZ:STD_LOGIC;BEGINPROCESS(CLK)BEGINIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENIF COUNTER1=1 THEN CLK_4MHZDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITDIGITORIGINORIGINORIGINORIGINORIGINORIGINORIGINORIGINORIGINORIGINORIGIN #include #include #include #include "system.h" #include "altera_avalon_pio_regs.h" #include "alt_types.h" #include "sys/alt_irq.h" int num;static void Button_ISR_Init(void);static void Button_Irq_Handler(void* context,alt_u32 id);alt_u8 segtab[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //0~9 段码static void display(int num);//按键初始化static void Button_ISR_Init(void){ IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_IRQ_MASK(KEY_BASE,0xff); //允许 8 个按键中断IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_EDGE_CAP(KEY_BASE,0); //清除中断标志寄存器alt_irq_register(KEY_IRQ,NULL,Button_Irq_Handler); //注册中断 }static void display(int num){IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SEL_BASE,0); //数码管位选IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(DAT_BASE,segtab[num]); //显示倒计时usleep(1000);}/*------------------------------------------------------------------ ***********************按键中断处理函数*****************************-----------------------------------------------------------------*/ static void Button_Irq_Handler(void* context,alt_u32 id){ int i;for(i=0;i<9;i++){ num=9-i;display(num); IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(A_BASE, 1);//蜂鸣器响起IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LED1_BASE, 0);IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LED2_BASE, 1);usleep(500000);IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LED2_BASE, 0);usleep(500000);} IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(A_BASE, 0);//蜂鸣器关闭IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_EDGE_CAP(KEY_BASE,0); num=0;display(num); }int main(void){printf("Begin!\n"); Button_ISR_Init(); //按键中断初始化while(1){usleep(100000);IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LED1_BASE, 1);IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LED2_BASE, 0);num=0;display(num); }return 0;}六、设计结果按键未按下时，处于初始状态：LED1 亮，LED2 灭，数码管显示为 0,蜂鸣器未启动；按键按下之后，LED1 灭，LED2 闪烁，数码管进入 9 秒倒计时并且蜂鸣器响；9 秒后恢复初始状态。

七、设计问题设计中遇到了不少问题：一开始因为延迟原因使得蜂鸣器音乐间断，后来将延迟时间缩短后问题解决；然后在数码管动态显示时，也存在延时问题，按下按键后数码管在一秒后才进入倒计时，修改程序后问题解决；八、心得感受通过本次设计，我们更加熟悉 C 语言和 SOPC，也在自己动手设计中发现了平时所没遇到的很多问题，包括硬件和软件方面的，有一部分是粗心，有一部分确实是不够了解这门技术；因此在设计过程中，我们不断和其他小伙伴探讨后解决了问题，并从他们那里学到了不少东西。