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SoPC 课程设计(报告） 题 目： 学 院： 电子工程学院 系 部： 微电子学系 专 业： 集成电路设计与集成系统 班 级： 1001 学生姓名： 指导教师： 起止时间： 2014 年 6 月 16 日2013 年 6 月 27 日 目 录 1 课程设计要求 1 1.1 基本要求 .1 1.2 课程设计选题要求 .1 1.3 时间、地点 .1 1.4 课程设计纪律要求 .1 2 实验使用平台 1 2.1 数字秒表设计 .2 2.2 液晶显示控制器 .2 2.3 串口通信控制器 .2 2.4 键盘接口控制器 .2 2.5 串口 LED 灯控制器 .2 2.6 串口数码显示管控制器 .2 3 课程设计报告要求 2 3.1 内容要求 .2 3.2 报告排版要求 .2 4 课程设计总结 2 数字秒表设计 1 1 课程设计要求 1.1 基本要求 课程设计要求所有题目采用 Quartus II 工具提供的图形输入或者 VerilogHDL 语言 输入方式作为电路设计工具，在 NiosII 上采用 C 语言实现编程，自定向下正向设计方 法，先设计硬件系统，再进行软件编程，能够生成正确的 FPGA 下载代码和 NiosII 执 行的软件代码。硬件功能仿真和时序仿真采用第三方工具（建议为：modelsim） ，综合 与布局布线工具为：Quartus II ，SOPC Builder 建立软件运行环境，具体要求为： 1）根据课设题目，进行总体设计方案（10 分） ； 2）硬件电路顶层设计、模块划分、引脚定义（10 分） ； 3）电路设计及 NiosII 设计，提交电路设计源代码或电路图（10 分） ； 4）综合与布局布线，提交综合与布局布线报告（10 分） ； 5）FPGA 下载代码和引脚分布（10 分） ； 6）软件总体设计及画出流程图（10 分） ； 7）程序设计，提交程序代码（10 分） ； 8）程序编译下载及仿真调试（10 分） 。 1.2 课程设计选题要求 本次课程设计题目共 12 个，要求每个同学独立完成其中的一个，每个题目不超过 3 人。 题目要求独立完成，设计和报告如有雷同，将一个成绩平均分配雷同的同学。 1.3 时间、地点 时间为每天 14:00 至 20:00，地点在二号实验楼集成电路设计实验室。 1.4 课程设计纪律要求 全勤且提交课程设计报告及心得体会者记 20 分，课程设计时间段内任意时间点名 未到、迟到、玩游戏扣除：3 分/次， 6 次及 6 次以上者课程设计成绩直接记：不及格。 2 实验使用平台 实验平台使用 Altera 的 DE2 开发板，开发工具使用 Altera 的 Quartus II 和 Nios II IDE。 2 课程设计题目 2.1 数字秒表设计 要求设计一个秒表，具有两种计时模式，有 4 个输入开关，分别是“清零” 、 “启 动”和“停止”等，数码管显示秒 4 位和毫秒 1 位。要求 FPGA 设计硬件，内嵌 NiosII，秒表功能软件实现。 2.2 串口通信控制器 通过计算机上的串口调试程序发送 ASCII 码英文字符，DE2 板回送其后第四个字 符，例如，发送 A，收到 E，发送 Z，收到 D。若发送非英文，回送 ERROR。要求 FPGA 设计硬件，内嵌 NiosII，DE2 串口回送采用软件编程实现。 2.3 键盘及 LCD 控制器 将标准键盘输入的阿拉伯数字显示在数码管上。要求采用 FPAG 数字逻辑接收键 盘串口数据，并转换成并口数据，NiosII 处理器 IO 口读取此数字，需要 9bit 输入口， 8bit 为数据，1bit 表示状态（是否有新数据？复位时此位为 0，键盘有新数据并转换成 并口数据此位置 1，NiosII 判断此位若为 1、读取数据，并将此位清 0） 。读取键盘值、 判断状态为和数码管显示，均由 NiosII 完成。 2.4 串口 LED 灯控制器 通过计算机串口发送命令给 DE2 实验板 (命令回传给计算机)，控制 LED 流水灯 的方向和流水速率。发送 0x0101，流水灯右移，发送 0x0110，流水灯左移；发送 0x02yy，改变流水灯移动时间，yy 单位为 10 毫秒，例如：yy=0x14=20，则移动间隔 为 200 毫秒，NiosII 处理器接收命令并控制流水灯。 2.5 串口数码显示管控制器 通过计算机串口发送命令给 DE2 实验板(命令回传给计算机)，控制数码显示倒计 时表初值、启动和和停止。发送 0x0101，启动倒计时，发送 0x0102，停止倒计时；发 送 0x02yy，改变倒计时初值时间，yy 取值范围 0099，倒计时单位为秒，倒计时时间 到，用 LED 亮指示，同时停止倒计时。 NiosII 处理器接收命令并控制倒计时。 2.6 PWM 控制器 设计 PWM 控制器，要求输出脉冲频率可编程（100Hz-10Khz） ，占空比可编程 （0-31 ）分辨率为 1/32；用 PWM 输出分别控制 DE2 板上 LED 亮度，至少 2 路； PWM 频率和占空比用 NIOSII 控制（用开关或键盘或 UART） 。 2.7 四相步进电机控制器 A 设计四相步进电机控制器输出四相控制信号，用 DE2 板上的 LED 观察输出；实现 步进电机控制方式：（1）1 相励磁；（2）2 相励磁；步进电机方向和速度用 NIOSII 控制（用开关或键盘或 UART） ；模拟控制步进电机运动轨迹（可选） 。 数字秒表设计 3 2.8 四相步进电机控制器 B 设计四相步进电机控制器输出四相控制信号，用 DE2 板上的 LED 观察输出；实现 步进电机控制方式：（1）1 相励磁；（2）1-2 相励磁；步进电机方向和速度用 NIOSII 控制（用开关或键盘或 UART） ；模拟控制步进电机运动轨迹（可选） 。 2.9 可编程定时计数器 设计 1 路可编程定时计数器（具体要求参考 8253） ；实现 8253 工作方式中至少两 种； 可编程定时计数器工作方式和计数初值用 NIOSII 控制。 2.10 DE2 与 PC 机串行通信实现 在 Altera 公司的 FPGA 开发板上，利用 Nios II CPU 软核，实现与 PC 的串口通讯 功能；利用 PC 机的超级终端，完成对话、文件传输功能。 2.11 88 点阵 LED 图形显示实现 在 Altera 公司的 FPGA 开发板上，利用 Nios II CPU 软核，实现实现点阵显示，达 到所要求的点阵显示结果。 12 个题目中由于程序代码相对简单，程序可以下载到 FPGA 片内 RAM 中，作为 附件选项，在提前完成上述任务基础上，尝试添加 FPGA 外部 RAM 和 FLASH，并将 程序下载到其中。 3 课程设计报告要求 3.1 内容要求 报告应该包含目录、正文、总结（心得体会） 。其中正文应该涵盖 1.1 节基本要求。 3.2 报告排版要求 报告一级标题采用黑体四号，段前段后一行，行间距 20 磅。二级标题采用黑体小 四号，段前段后一行，行间距 20 磅。正文采用宋体小四号，段前 1 行端后 0 行，行间 距 20 磅。 4 课程设计总结 通过本次 SoPC 课程设计 . 西安邮电大学电子工程学院 SoPC 课程设计过程考核表 学生姓名 班级/学号 / 承担任务实验室 集成电路设 计实验室 所在部门 微电子学系 实施时间 2013 年 6 月 17 日 2013 年 6 月 28 日 第一周 1）根据课设题目，进行总体设计方案； 2）硬件电路顶层设计、模块划分、引脚定义； 3）电路设计及 NiosII 设计，提交电路设计源代码 或电路图； 4）综合与布局布线，提交综合与布局布线报告。 具体内容 第二周 1）FPGA 下载代码和引脚分布； 2）软件总体设计及画出流程图； 3）程序设计，提交程序代码； 4）程序编译下载及仿真调试； 5）撰写课程设计总结报告及心得体会。 指导教师姓名 职称 学习态度 认真 一般 不认真 学习纪律 全勤 偶尔缺勤 经常缺勤指导教师对学生的评价 实践能力 很强 一般 较差 指导教师对学生专业知 识或社会实践能力等情 况的意见 指导教师签字 年 月 日 数字秒表设计 3 西安邮电大学电子工程学院 SoPC 课程设计成绩鉴定表 学生姓名 班级/学号 / 进行时间 2013 年 6 月 17 日 2013 年 6 月 28 日 根据课设题目，进行总体设计方案 （10 分） 硬件电路顶层设计、模块划分、引脚定义 （10 分） 电路设计及 NiosII 设计