关于数码管日历以及流水灯功能实现设计报告.docx

关于数码管日历以及流水灯功能实现设计报告 1.设计内容：利用Quartus II 13.0建立CPU软核，同时用NIOS II 生成相应的驱动程序。本人利用8个七段数码管作为日历显示器，同时以4个按键作为控制器，用6个LED灯显示四个按键状态，另外额外添加了8个LED实现流水灯。2.设计要求：能实现日期显示，并且能够实现日期的修改，用key3控制程序是否运行，用key2控制修改的项目，初始状态默认为修改年份，按下key2状态变为修改月份，再按下key2状态变为修改天数，之后重复。Key1和key0分别为增加和减少。同时添加一个流水灯显示。3.软核建立：利用Quartus II 13.0建立软核，在Qsys中分别添加以下相应器件：a. CPU 使用的是f型的cpub. SDRAM 位宽16，64Mbits，基地址保证为0x00000000c. CLOCK 内部时钟，频率为50MHzd. EPCS 串行存储器，代码被从EPCS控制器的片内搬到RAM中执行e. SYSID 系统基地址分配f. JTAG UART 深度64位，用于内部测试和在线编程g. LIGHTS 加入一个位宽为8的PIO控制8个LED灯用于流水灯显示h. SEG 添加了8个七段数码管用于显示年月日i. KEY 添加了四个key输入管脚，分别为key1、key2、key3、key4，使用上升沿触发。输入管脚经非门之后输入。j. KEY_STATE PIO输出管脚控制LED等，显示按键目前数值状态：LEDLED1LED2LED3LED4LED5LED6亮Key1_state=1Key2_state1=1Key2_state2=2Key2_state3=3Key3_state=1Key4_state=1运行停止修改年份修改月份修改天数增加减少灭Key1_state=0Key2_state1=0Key2_state2=0Key2_state3=0Key3_state=0Key4_state=0正常运行Generate之后，添加一个PLL，两个时钟输出，一个相位偏移为0，另外一个是75o。将相位不变的时钟作为cpu时钟，另外一个作为sdram时钟。Re_set接vcc,pll的输入接外接时钟，输入接非门进入，然后自动生成其他pins。将I/O设置为普通的I/O，然后分配管脚。编译，通过之后软核就生成完毕。 图 1 软核框图示意图4.NIOS II驱动程序编写：本实验设想是利用七段数码管显示日期，日期可以更改，并且能够显示流水灯。首先FileNewNIOS II applications and BSP from template，利用Quartus中生成的sof文件，通过NIOS II的“hello world”模板生成相应的应用和BSP。在myNIOSII中新建main头文件夹用于存放hello world.c文件，新建inc头文件夹存放所要调用的头文件，内包含“system.h”等头文件在sopc.h中定义声明相应的结构体用于存储相关的数据。如：#ifndef SOPC_H_#define SOPC_H_ #include system.h#define _LIGHTStypedef struct unsigned long int DATA; unsigned long int DIRECTION; unsigned long int INTERRUPT_MASK; unsigned long int EDGE_CAPTURE;PIO_STR;#ifdef _LIGHTS#define LIGHTS (PIO_STR *)LIGHTS_BASE)#endif#endif /* SOPC_H_ */对于日期的显示，首先应该考虑年是否是闰年，月份等特殊情况，所以用代码：void ISR_key3(void * context,unsigned long id)/按键增加日期显示/ KEY3_STATE-DATA=1; KEY4_STATE-DATA=0; if(key_flag2=1)/年份增加/ if(yearDATA=displayeryear/1000;/显示年份/ SEG_YEAR2-DATA=displayer(year/100)%10; SEG_YEAR3-DATA=displayer(year/10)%10; SEG_YEAR4-DATA=displayeryear%10; else if(key_flag2=2)/月份增加/ if(monthDATA=displayermonth/10;/显示月份变化/ SEG_MONTH2-DATA=displayermonth%10; else if(key_flag2=3)/日期增加/ if(month=1)|(month=3)|(month=5)|(month=7)|(month=8)|(month=10)|(month=12) if(day31)day+; else if(day=31)day=1; else if(month=4)|(month=6)|(month=9)|(month=11) if(day30)day+; else if(day=30)day=1; else if(month=2) if(!(year%4)&!(year%100)|!(year%400)/判断是否是闰年/ if(day29)day+; else if(day=29)day=1; else if(dayDATA=displayerday/10;/显示日期增加变化/ SEG_DAY2-DATA=displayerday%10; for(k=0;k3)key_flag2=1;if(key_flag2=1)KEY2_STATE1-DATA=1;KEY2_STATE2-DATA=0;KEY2_STATE3-DATA=0;else if(key_flag2=2)KEY2_STATE1-DATA=0;KEY2_STATE2-DATA=1;KEY2_STATE3-DATA=0;else if(key_flag2=3)KEY2_STATE1-DATA=0;KEY2_STATE2-DATA=0; KEY2_STATE3-DATA=1;添加另外一个按键，key3按下，产生中断，进行日期的修改。再次按下程序继续运行。中断注册函数：void ISR_key1(void * context,unsigned long id) key_flag1 = key_flag1; KEY1_STATE-DATA=key_flag1;七段数码管显示操作：由于不会使用PIO操作函数，本人采用了直接赋值的办法。定义了一个数组：const alt_u8 displayer16=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xbf;然后将要显示的十进制数据每个位分离出来，用直接赋值的办法显示相应的十进制数据：如对年份显示的操作：year1=year/1000;year2=(year/100)%10);year3=(year/10)%10;year4=year%10;SEG_YEAR1-DATA=displayeryear1;/显示年份/SEG_YEAR2-DATA=displayeryear2;SEG_YEAR3-DATA=displayeryear3;SEG_YEAR4-DATA=displayeryear4;流水灯显示：对于流水灯显示，本人用宽度为8的I/O输出控制8个LED等，通过预设了显示效果：const alt_u32 LIGHTS_TBL = /流水灯显示样式/ 0x00,0xFF,/全暗和全亮 0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80,/从右到左依次点亮/ 0x01,0x03,0x07,0x0F,0x1F,0x3F,0x7F,0xFF,/从右到左逐个点亮/ 0xFF,0x7F,0x3F,0x1F,0x0F,0x07,0x03,0x01,/从左到右依次逐个熄灭/ 0x81,0x42,0x24,0x18,0x18,0x24,0x42,0x81,/从两侧往中间依次点亮/ 0x81,0xC3,0xE7,0xFF,0xFF,0xE7,0xC3,0x81,/从两侧往中间逐个点亮/ 0x01,0x04,0x10,0x40,0x02,0x08,0x20,0x80/先奇数次序点亮，后偶数次序点亮/然后，利用语句： j=j%52;/流水灯/ LIGHTS-DATA=LIGHTS_TBLj; j+;当程序运行的时候，流水灯就可以依次进行，不断重复。主函数结构：主函数简单表述如下：Main() 相关变量定义； 四个按键的注册函数； While（1） If(key3产生中断)执行日期修改； Else 执行日期正常变化，执行流水灯； Return 0；5.结果：成功实现了相应的功能，显示日期，能够完成日期的修改，然后按key3正常恢复运行。流水灯运行正常。代码#include system.h#define _LIGHTS#define _LCD#define _SEG_YEAR1#define _SEG_YEAR2#define _SEG_YEAR3#define _SEG_YEAR4#define _SEG_MONTH1#define _SEG_MONTH2#define _SEG_DAY1#define _SEG_DAY2#define _KEY1#define _KEY2#define _KEY3#define _KEY4#define _KEY1_STATE#define _KEY2_STATE1#define _KEY2_STATE2#define _KEY2_STATE3#define _KEY3_STATE#define _KEY4_STATEtypedef structunsigned long int DATA;unsigned long int DIRECTION;unsigned long int INTERRUPT_MASK;unsigned long int EDGE_CAPTURE;PIO_STR;#ifdef _LIGHTS#define LIGHTS (PIO_STR *)LIGHTS_BASE)#endif#ifdef _LCD#define LCD (PIO_STR *)LCD_BASE)#endif#ifdef _SEG_YEAR1#define SEG_YEAR1 (PIO_STR *)SEG_YEAR1_BASE)#endif#ifdef _SEG_YEAR2#define SEG_YEAR2 (PIO_STR *)SEG_YEAR2_BASE)#endif#ifdef _SEG_YEAR3#define SEG_YEAR3 (PIO_STR *)SEG_YEAR3_BASE)#endif#ifdef _SEG_YEAR4#define SEG_YEAR4 (PIO_STR *)SEG_YEAR4_BASE)#endif#ifdef _SEG_MONTH1#define SEG_MONTH1 (PIO_STR *)SEG_MONTH1_BASE)#endif#ifdef _SEG_MONTH2#define SEG_MONTH2 (PIO_STR *)SEG_MONTH2_BASE)#endif#ifdef _SEG_DAY1#define SEG_DAY1 (PIO_STR *)SEG_DAY1_BASE)#endif#ifdef _SEG_DAY2#define SEG_DAY2 (PIO_STR *)SEG_DAY2_BASE)#endif#ifdef _KEY1#define KEY1 (PIO_STR *)KEY1_BASE)#endif#ifdef _KEY2#define KEY2 (PIO_STR *)KEY2_BASE)#endif#ifdef _KEY3#define KEY3 (PIO_STR *)KEY3_BASE)#endif#ifdef _KEY4#define KEY4 (PIO_STR *)KEY4_BASE)#endif#ifdef _KEY1_STATE#define KEY1_STATE (PIO_STR *)KEY1_STATE_BASE)#endif#ifdef _KEY2_STATE1#define KEY2_STATE1 (PIO_STR *)KEY2_STATE1_BASE)#endif#ifdef _KEY2_STATE2#define KEY2_STATE2 (PIO_STR *)KEY2_STATE2_BASE)#endif#ifdef _KEY2_STATE3#define KEY2_STATE3 (PIO_STR *)KEY2_STATE3_BASE)#endif#ifdef _KEY3_STATE#define KEY3_STATE (PIO_STR *)KEY3_STATE_BASE)#endif#ifdef _KEY4_STATE#define KEY4_STATE (PIO_STR *)KEY4_STATE_BASE)#endif#endif /* SOPC_H_ */*代码说明*/本代码用于实现跑马灯以及日期显示，通过四个按键进行设置操作/按下key3,可以使显示暂停，再按一次可以重新启动代码。key2则是作为选项按钮，初始默认为年份设置，再按转为月份设置，再按转为日期设置，之后重复/按键key1和key0分别为增加和减少按钮/添加了六个led灯指示按键状态/作者：谢新华 学号：SC13023167 日期：2013-12-20/*/#include ./inc/sopc.h#include #include ./inc/system.h#include ./inc/alt_irq.h#include #include #include alt_types.h#include altera_avalon_pio_regs.hunsigned int nirq_isr_context; / 定义全局变量以储存isr_context指针int key_flag1= 0;int key_flag2= 1;int key_flag3= 0;int key_flag4= 0;int year= 2013;/初始化显示的时间/int month= 1;int day= 1;int k;const alt_u8 displayer16=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xbf;const alt_u32 LIGHTS_TBL = /流水灯显示样式/ 0x00,0xFF, 0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80, 0x01,0x03,0x07,0x0F,0x1F,0x3F,0x7F,0xFF, 0xFF,0x7F,0x3F,0x1F,0x0F,0x07,0x03,0x01, 0x81,0x42,0x24,0x18,0x18,0x24,0x42,0x81, 0x81,0xC3,0xE7,0xFF,0xFF,0xE7,0xC3,0x81, 0x01,0x04,0x10,0x40,0x02,0x08,0x20,0x80;/*按键操作函数*/void ISR_key1(void * context,unsigned long id) key_flag1 = key_flag1; KEY1_STATE-DATA=key_flag1; /IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_EDGE_CAP(KEY1_BASE, 1);void ISR_key2(void * context,unsigned long id) key_flag2+;if(key_flag23)key_flag2=1;if(key_flag2=1)KEY2_STATE1-DATA=1;KEY2_STATE2-DATA=0;KEY2_STATE3-DATA=0;else if(key_flag2=2)KEY2_STATE1-DATA=0;KEY2_STATE2-DATA=1;KEY2_STATE3-DATA=0;else if(key_flag2=3)KEY2_STATE1-DATA=0;KEY2_STATE2-DATA=0; KEY2_STATE3-DATA=1;void ISR_key3(void * context,unsigned long id)/按键增加日期显示/ KEY3_STATE-DATA=1; KEY4_STATE-DATA=0; if(key_flag2=1)/年份增加/ if(yearDATA=displayeryear/1000;/显示年份/ SEG_YEAR2-DATA=displayer(year/100)%10; SEG_YEAR3-DATA=displayer(year/10)%10; SEG_YEAR4-DATA=displayeryear%10; else if(key_flag2=2)/月份增加/ if(monthDATA=displayermonth/10;/显示月份变化/ SEG_MONTH2-DATA=displayermonth%10; else if(key_flag2=3)/日期增加/ if(month=1)|(month=3)|(month=5)|(month=7)|(month=8)|(month=10)|(month=12) if(day31)day+; else if(day=31)day=1; else if(month=4)|(month=6)|(month=9)|(month=11) if(day30)day+; else if(day=30)day=1; else if(month=2) if(!(year%4)&!(year%100)|!(year%400)/判断是否是闰年/ if(day29)day+; else if(day=29)day=1; else if(dayDATA=displayerday/10;/显示日期增加变化/ SEG_DAY2-DATA=displayerday%10; for(k=0;kDATA=0;KEY4_STATE-DATA=1;if(key_flag2=1)/年份增加/ if(year0)year-; else if(year=0)year=9999; SEG_YEAR1-DATA=displayeryear/1000;/显示年份/ SEG_YEAR2-DATA=displayer(year/100)%10; SEG_YEAR3-DATA=displayer(year/10)%10; SEG_YEAR4-DATA=displayeryear%10; else if(key_flag2=2)/月份增加/ if(month1)month-; else if(month=1)month=12; SEG_MONTH1-DATA=displayermonth/10;/显示月份变化/ SEG_MONTH2-DATA=displayermonth%10; else if(key_flag2=3)/日期增加/ if(month=1)|(month=3)|(month=5)|(month=7)|(month=8)|(month=10)|(month=12) if(day1)day-; else if(day=1)day=31; else if(month=4)|(month=6)|(month=9)|(month=11) if(day1)day-; else if(day=1)day=30; else if(month=2) if(!(year%4)&!(year%100)|!(year%400) if(day1)day-; else if(day=1)day=29; else if(day1)day-; else if(day=1)day=28; SEG_DAY1-DATA=displayerday/10;/显示日期减小变化/ SEG_DAY2-DATA=displayerday%10; for(k=0;kINTERRUPT_MASK =1;return alt_irq_register (KEY1_IRQ,NULL,ISR_key1);int init_key2(void)KEY2-INTERRUPT_MASK =1;return alt_irq_register (KEY2_IRQ,NULL,ISR_key2);int init_key3(void)KEY3-INTERRUPT_MASK =1;return alt_irq_register (KEY3_IRQ,NULL,ISR_key3);int init_key4(void)KEY4-INTERRUPT_MASK =1;return alt_irq_register (KEY4_IRQ,NULL,ISR_key4);/*主函数*/int main()/主函数/ int i,j; int y