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v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； v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； v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 v进一步掌握EDA开发的方法及流程 2一、实验目的二、实验设备n计算机，数字电路实验板v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； v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； v任何组合逻辑电路都可以用“与门-或门”二级电路实现； v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）； v人们由此提出乘积项可编程电路结构，原理结构如下：3三、PLD器件简述v 可编程逻辑器件选用Altera公 司经典FPGA器件：Cyclone 系列的EP1C3T144C8； v 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。

v 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v 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 v 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6四、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v 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； v 图中模块LPM_counter为计数器模块，以原理图的方式调用； v 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v 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； v 图中模块LPM_counter为计数器模块，以原理图的方式调用； v 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101、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21112、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v 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v1. 通过QuartusII建立一个新工程； v2. 建立项目时选Cyclone系列（family）的目标器件（ devices）EP1C3T144C8 v3. 新建VHDL设计文件，编写2-4线译码器VHDL程序，并 编译通过； v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。

v4. 对设计进行引脚锁定，再次编译； v5.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； v6. 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16七、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：zs2011123001v建立工程； v根据前面的示例编写ＶＨＤＬ程序； v确认无错后执行全程编译； v建立波形仿真文件，进行时序仿真，观察仿真结果17１、建立工程并编写ＶＨＤＬ程序v引脚锁定以实际的实验系统选用的芯片为准 v引脚锁定方法： Ø在菜单下依次选择Assignments/Pin p双击编辑窗口对应引脚的Location，根据端口名选择引 脚号 p相应的引脚号已标注在实验板上2、引脚锁定18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？193、再次执行全程编译（必要步骤）20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Ø启动下载：单击Tools\Programmer,即启动下载界面 Ø在下载界面选择单击Hardware Setup按钮选择下载器，在 弹出菜单中双击选择USB-Blaster ，再单击close。

215、下载Ø编程下载：在配置文件（*.sof或*.pof）信息窗口处 （屏幕右下大半区域），勾选program/configure,Ø然后单击start按钮，即开始配置/编程；2223¨当下载窗口右上角progress显示出100%，表示下载成功；¨在实验板上观察运行结果是否符合要求Ø若编程器自身有故障或者未正确连接，则不能编程/配置，底部的 信息栏会有红色字体的信息提示，这时需要检查编程器的连接Ø解决方法：将下载线与PC机USB连接线断开，插入，重试下载246、故障处理。