按键控制指示灯.doc

按键控制指示灯 一、设计要求1. 掌握基本的开发流程 2. 熟练掌握QUARTUS II软件的使用3. 进一步熟悉NIOS II软件的使用4. 熟悉基本I/O口的软件编程方法5. 在实验的基础上再加至少两个功能二、设计内容 1）选用拨键开关作为输入控制； 2）在控制核心板上LED的基础上，再实现控制实验箱上16个LED。3、 设计思路与方案 思路：使用2个按键作为输入，4位核心板上LED灯作为输出，16位实验箱上LED作为输出；再对键值的查询，选择相对应的键值处理模块。按下1号键4个核心板上LED正向循环点亮，16个实验箱上LED正向循环点亮，进行流水灯控制；按下2号键时，4个核心板上LED无规则的循环亮灭，16个实验箱上LED每八个一组，每组同时向中间聚后向四周散开，依次循环；两个键同时按下时，核心板上4个LED与实验箱上16个LED灯全亮；无键按下时，核心板上LED第1、3灯亮，实验箱上LED第1、3、5、7、9、11、13、15灯亮。 方案：设置一个键值标志，可以通过对这个键值的查询，选择哪种按键处理。对于流水灯样式，可以采用向右移一位来实现。而对其他花样，则可以通过查表的形式来实现，将所需的花样笔形码放入变表格中就行了。对于按键选择了拨键开关，只需把相应拨键开关的引脚锁定好就行。三、硬件设计步骤1、 在文件目录下建立一个文件夹，命名为;hello_led。之后再建立LED工程文件。2、 点击New Project Wizard菜单中的Next，选择芯片为Cyclone系列的EPIC12Q240C8，如下图1_1所示： 图1_1 设定芯片3、 确认后。点击Quartus II 界面第一行工具栏中的SOPC Builder工具，打开SOPC Builder，进行系统模块生成。主要对CPU、JTAG UART、RAM、TIMER、PIO进行配置设定。4、 特别注意的是，PIO设置时，需要加入两位仅为按键输入的KED_PIO接口，还要加入四位仅为输出的核心板LED_PIO接口和16位仅为输出的实验箱上LED接口，在此命名为LSD_PIO。还有四位的接口输出作为CS138使能启动。5、 SOPC Builder系统设置成如下图1_2所示： 图1_2 在SOPC Builder的系统设置6、 完成基本设置后，点击窗口下方Generate按钮，SOPC Builder根据用户设定不同，在系统生成过程中所执行的操作不同。系统生成后点击“Exit”退出SOPC Builder。7、 将刚才生成的模块以图标形式添加到BDF文件中：在SOPC Builder生成的过程中，会生成系统模块的图标（Symbol），可以将该图标像其它Quartus II图标一样添加到当前项目的BDF文件中。8、 生成的NIOS II的CPU模块如下图1_3所示： 图1_3 CPU模块 9、将模块与输入输出接口相连，连接后如图1_4所示； 图1_4 顶层文件图 10、锁定管脚：新建引脚锁定命令文件，File-New - Other Files - Tcl Script File， 文件的格式和内容如下： #Setup.tcl#Setup pin settingset_global_assignment -name RESERVE_ALL_UNUSED_PINS AS INPUT TRI-STATEDset_global_assignment -name ENABLE_INIT_DONE_OUTPUT OFFset_location_assignment PIN_153 -to clkset_location_assignment PIN_200 -to rstset_location_assignment PIN_42 -to lsd0set_location_assignment PIN_23 -to lsd1set_location_assignment PIN_20 -to lsd2set_location_assignment PIN_18 -to lsd3set_location_assignment PIN_16 -to lsd4set_location_assignment PIN_14 -to lsd5set_location_assignment PIN_12 -to lsd6set_location_assignment PIN_8 -to lsd7set_location_assignment PIN_6 -to lsd8set_location_assignment PIN_4 -to lsd9set_location_assignment PIN_2 -to lsd10set_location_assignment PIN_240 -to lsd11set_location_assignment PIN_238 -to lsd12set_location_assignment PIN_236 -to lsd13set_location_assignment PIN_234 -to lsd14set_location_assignment PIN_228 -to lsd15set_location_assignment PIN_208 -to led0set_location_assignment PIN_207 -to led1set_location_assignment PIN_206 -to led2set_location_assignment PIN_203 -to led3set_location_assignment PIN_50 -to CS1380set_location_assignment PIN_48 -to CS1381set_location_assignment PIN_46 -to CS1382set_location_assignment PIN_44 -to CS1383set_location_assignment PIN_53 -to KEY1set_location_assignment PIN_55 -to KEY0 11、写好之后，点击保存按钮。保存的文件名采用默认名为Tcl_script1.tcl，需要放到当前的工程目录下。然后选择Tools - Tcl Scripts,选择Tcl_script1.tcl，然后点击RUN，管脚约束与锁定就会自动加入了。 12、生成的顶层原理图如下图1_5所示： 图1_5 顶层原理图12、 对工程进行编译，然后接上实验板电源、连上USB下载线，将编译生成的SOF文件下载到目标板上，选择Tools- Programmer目标文件夹下载，选择USB-Blaster模式，通过JTAG口对FPGA进行配置。四、软件设计 开始 程序框图如下： 初始化判断是否有键按下 判断键值无键按下，进行LED无键处理 两键全按下，LED灯全亮二号键按下，进行花样改变操作一号键按下，LED灯进行流水灯操作 结束 程序代码如下： #include system.h#include altera_avalon_pio_regs.h#include alt_types.halt_u8 table=0x01,0x03,0x05,0x07,0x09,0x0f,0x0a,0x0b,0x0c,0x02;alt_u16 table1=0x8181,0x4242,0x2424,0x1818,0x2424,0x4242,0x8181;int main (void) _attribute_ (weak, alias (alt_main);int alt_main (void) alt_u8 led = 0x2; /赋led初值02 alt_u16 led1=0x0002; alt_u8 dir = 0; /赋dir初值0 alt_u8 keydat = 0x03; /赋keydat初值03 volatile int i,j=0; IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(CS138_PIO_BASE, 0x09); / CS138使能启动 while (1) keydat = IORD_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(KEY_PIO_BASE); if(keydat & 0x03) = 0x01) dir = 1; / keydat&0011=0x01，按1号键，则dir=1; else if(keydat & 0x03) = 0x02) dir = 0; /keydat&0011=0x02，按2号键，则dir=0; else if (keydat & 0x03) = 0x03) dir = 3; /keydat&0011=0x03，同时按两键，则dir=3; else dir =2; /否则无键按下，则dir=2; if (dir = 1) led = led 1; led1=led11; if(led = 0x00) led = 0x80; if(led1 = 0x00) led1 = 0x8000; / 若dir=1，led右移1位循环; else if(dir = 0) led=tablej; led1=table1j; j+; if(j=10) j=0; /若dir=0，led实现花样 else if(dir = 3) led = 0xff,led1=0xffff; / 若dir=3，8个led全亮; else led = 0x55,led1=0x5555; /否则无键按下，第1、3、5、7、9、11、13、15个LED点亮，第2、4、6、8、10、12、14、16个LED熄灭；IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LED_PIO_BASE, led);IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LSD_PIO_BASE, led1); i = 0; while (i RUN，系统会自动探测到JTAG连接电缆。在出现的对话框中选择设计所用的电缆USB-Blaster，其它部分使用默认选项，点击RUN后，出现相应的现象。软件设计中遇到的问题及解决方案： 1 、问题：刚开始想用实验箱上的16个LED进行设计,以为将16个LED对应的引脚锁定就可以用了，但是软件编译后下载到FPGA经过调试没有亮，刚开始以为是没赋初值的问题，检查程序后不是这个问题。 解决：后听同学讲必须在程序中加一条CS138使能的语句，IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(CS138_PIO_BASE, 0x09)才能使它亮。 2、 问题：在进行键值处理时，想查询到有按键时进行相应按键处理，比如按键2的时候，核心板上LED和试实验箱上的LED都能被控制。就想在if语句中嵌套一个for语句对16个LED进行花样，处理代码如下：else if(dir = 0) led = led 1; for（i=0;i16;i+) IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LSD_PIO_BASE, led1); j= 0; while (i1 ; led1=0x5555; 但是不起作用，本来只是那16个LED 没反应而已，现在连核心板上的LED都没反应了。程序编译没问题，只可能是程序结构出现问题了。 解决：可能是for语句的问题，试了几次还是不行，就放弃用for语句实现流水灯，改用查表的方法，只需将花样的笔形码放入表格中就行了。五、设计心得SOPC技术有它自己的优势，它是一种片上系统，即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功