基于SOPC设计万年历课程设计报告.doc

fpga-cpld原理及应用课程设计报告 题目： 基于sopc设计万年历 学院: 信息与电子工程学院专业: 电子信息工程学号: 姓名: 指导老师: 时间： 2015.7.15-2015.7.2012山东工商学院 课程设计报告一、摘要设计从系统硬件出发,由cpu、总线、ram、外接设备等构成sopc builder的硬件系统，通过nios ii de2开发的嵌入式软件编写并嵌入sopc builder的硬件中实现万年历的整体开发。通过应用sopc builder开发工具，设计者可以摆脱传统的、易于出错的软硬件设计细节，从而达到加快项目开发、缩短开发周期、节约开发成本的目的并具有高集成度、设计灵活和可移植性较好。关键词：万年历 sopc sopc builder nios ii de2二、设计要求 用nios ii de2 开发板的lcd显示电子钟的日期和时间。lcd分两行显示，第1行显示年、月、日；第2行显示时、分、秒。用输入button0来控制lcd行的修改，同时让nios ii de2开发板上的绿色发光二极管亮灭来表示这个选择。当button0按一下后，ledg3亮，可以修改年、月和日的数字；再按一下button0后，ledg3灭，可以修改时、分和秒的数字。另外用输入按钮button3来控制日期和时间的修改，当处于日期修改方式时，每次按动一次button3，依次更换“年”、“月”和“日”的修改。当处于时间修改方式时，每次按动一次button3，依次更换“时”、“分”和“秒”的修改。修改对象被选中后，按动button2输入按钮可以增加显示的数字；按动button1输入按钮可以减少显示的数字。三、设计内容1、按键信息button3：“年”、“月”、“日”或“时”、“分”、“秒”切换键button2：+键button1：-键button0：“年”、“月”、“日”与“时”、“分”、“秒”切换键显示信息lcd_line1：显示“年”、“月”、“日” lcd_line1：显示“时”、“分”、“秒”2、sopc builder 硬件建立 sopc builder是在quartus ii里的sopc builder进行的，先建立工程，在sopc builder里添加硬件，包括cpu ，jtag_uart ，ram，lcd，pio，按键，led，以及lcd_on。3、quartus ii硬件处理 硬件会自动建立一个顶层模块，通过建一个原理图来对对应的硬件进行输入输出的添加，再锁定引脚，编译工程，硬件下载。 4、nios ii de2嵌入软件编写在nios ii里建立工程，选择相应的模块，编写需要嵌入的软件，添加缺少的头文件对应的宏定义，编译工程，进行软件下载，在观察结果。四、设计步骤1、打开quartus ii新建工程2、打开sopc builder生成相应的硬件如图所示图1.sopc配置 建立好后点击generate运行，看是否出错,然后点击exit退出。 3、调用刚才生成的硬件系统，在quartus ii中建立图形文件，然后进行引脚锁定。引脚锁定引脚文件如下：clky2led3e24led2e25led1e22led0e21key3r24key2n21key1m21key0m23lcd_rwm1lcd_enl4lcd_rsm2lcd_data0l3lcd_data1l1lcd_data2l2lcd_data3k7lcd_data4k1lcd_data5k2lcd_data6m3lcd_data7m5 然后进行编译，在quartus i下生成文件如下图：图2. 顶层电路4、 nios ii运行打开nios ii ide2，建立工程，选择count_binary模块，添加一个lcd.h的顶层文件。在此写出c语言程序代码。lcd.h的顶层文件为：#ifndef _lcd_h_#define _lcd_h_/lcd module 16*2#define lcd_write_cmd(base,data) iowr(base, 0, data)#define lcd_read_cmd(base) iord(base, 1)#define lcd_write_data(base,data) iowr(base, 2, data)#define lcd_read_data(base) iord(base, 3)/=void lcd_init();void lcd_show_text(char*text);void lcd_line2();void lcd_test();/=#endif /_lcd_h_然后建立hello_world的c文件。#include #include altera_avalon_pio_regs.h#include alt_types.h#include system.h#ifndef _lcd_h_#define _lcd_h_/lcd module 16*2#define lcd_write_cmd(base,data) iowr(base, 0, data)#define lcd_read_cmd(base) iord(base, 1)#define lcd_write_data(base,data) iowr(base, 2, data)#define lcd_read_data(base) iord(base, 3)/=void lcd_init();void lcd_show_text(char*text);void lcd_line2();void lcd_test();/=#endif /_lcd_h_int year=2013;int month=7;int day=15;int hour=20;int minute=25;int second=30;int selectkey=1;int selectkeylr=1;int ms=0;int key=0;int shift=0,con=0,step=0;/#include basic_io.hvolatile int edge_capture;void lcd_init() lcd_write_cmd(lcd_base,0x38); usleep(2000); lcd_write_cmd(lcd_base,0x0c); usleep(2000); lcd_write_cmd(lcd_base,0x01); usleep(2000); lcd_write_cmd(lcd_base,0x06); usleep(2000); lcd_write_cmd(lcd_base,0x80); usleep(2000);void lcd_show_text(char*text) int i; for(i=0;i=3)shift=0; break;case 2: step=1;break;case 3: step=-1;break;case 4: con+;if(con=3)con=0; break;default :break; modify();/=检测按键 return 0;5、 连接开发板，将文件下载到开发板，运行文件检验是否正确。6、 检查错误并修改，知道结果正确。7、 运行情况图3. 实验板运行中图4.实验板运行中图5.实验板运行中五、运行情况与问题分析1、建立工程时，注意不能出现中文或者空格，且工程名需与文件名一致，选定芯片；2、在生成cpu硬件系统时，定义端口时，需注意设定端口输入与输出的位宽，需与程序定义的数值一致，否则运行溢出报错，须修改；3、建立图形文件后，需进行编译，出现错误得返回原理图核对，找到错误修改后重新编译；4、进行引脚锁定时，注意引脚文件的编写，否则选择引脚文件点击run后会不成功，从而影响后面程序的调试；5、当日数为31时，调节月份日期不会随机改变，就会出现4月31日等错误，加入程序段但是还是没有完成跳变；6、程序中闪烁程序段、跳变程序段不执行，程序还需后续修改。六、结论采用nios集成开发环境提供的快捷开发手段，在cyclone 1c6q240c8芯片上创建了一个用户定制cpu和外设的片上系统，同时完成对液晶显示器和led的编程控制。整个系统充分体现了sopc设计方法的灵活性，设计时只定制系统需要的外设器件接口，避免过多的外围电路和器件造成体积、功耗的增多和可靠性的下降。由于采用软核结构，方便系统的升级和扩展，而不必硬件改版，节约了成本，加快开发进度，缩短了产品的开发周期。七、心得体会经过本次sopc课程设计实验，使我更加熟悉了quartus 与nios de2以及开发板的使用，熟练掌握了从理论设计到硬件开发的流程，了解了万年历通过编程实现的整个过程。本次用c语言编写的万年历系统主要实现了年历、月历、日历的显示，并且可通过键盘来变换相应的年月日，最终的设计结果达到的这些要求，是一次