EDA技术-按键控制LED实验

昆明理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告（201—201学年第学期）课程名称：EDA技术年级、专业、班开课实验室：学号年月日姓名成绩实验项目名称按键控制LED实验指导老师教师评语该同学是否了解实验原理：A.了解□B.基本了解□C.不了解□B.中等□C.差□B.基本达到□C.未达到□B.基本规范□C.不规范□B.一般□C.没有□该同学的实验能力：A.强□该同学的实验是否达到要求：A.达到□实验报告是否规范：A.规范□A.详细□实验过程是否详细记录：教师签名：年月日一、实验目的1、熟悉FPGA开发完整流程2、熟悉管脚分配，熟悉编程二、实验设备1、带有quartusII软件的PC机一台。2、FPGA实验箱以及电源线下载线。三、实验要求实现8个SW按键控制8个led灯亮灭。四、实验原理1、按键控制led灯原理：本实验是通过按键的电平控制led灯。其示意图如图2.1。图2.1按键控制led示意图8个SW按键控制相对的时，此时SW1为高电平，这时SW1对应的led被点亮。2、模块符号：图2.2为按键控制led模块符号。8个led灯，当SW1在上方，其余按键在下方图2.2按键控制led模块符号3、源码：modulekey1(key,led);input[7:0]key;output[7:0]led;reg[7:0]led;always@(key)begincase(key)8'b00000001:led<=8'b00000001;8'b00000010:led<=8'b00000010;8'b00000100:led<=8'b00000100;8'b00001000:led<=8'b00001000;8'b00010000:led<=8'b00010000;8'b00100000:led<=8'b00100000;8'b01000000:led<=8'b01000000;8'b10000000:led<=8'b10000000;8'b00000000:led<=8'b00000000;endcaseendendmodule五、实验步骤1、打开quartusII开发环境，建立工程、添加相应源文件（选目标芯片时，应采用EP2C35F672C8芯片）。2、分配管脚1）修改tcl文件：➢要在FPGA硬件芯片上运行程序，通过管脚分配才能实现我们的程序与硬件的连接，所以，管脚分配是很重要的一步，若是分配不对，就不能实现预期效果。➢其实，管脚分配也是很简单的。有一个文件，以.tcl为后缀名，这个文件不会编译自动生成，需针对相应的芯片编写。本实验不需自己编写此文件（已针对实验系统编写好setup_35.tcl），以后每次自己建立工程，只要把这个文件复制到自己的工程文件夹里就可以了，下面是这个文件的一部分内容。#clkset_location_assignmentPIN_P1-toclk#rstset_location_assignmentPIN_R4-torst#ledset_location_assignmentPIN_H23-toled\[0\]set_location_assignmentPIN_G26-toled\[1\]set_location_assignmentPIN_G25-toled\[2\]set_location_assignmentPIN_K22-toled\[3\]set_location_assignmentPIN_G24-toled\[4\]set_location_assignmentPIN_G23-toled\[5\]set_location_assignmentPIN_P18-toled\[6\]set_location_assignmentPIN_N18-toled\[7\]➢#号后的是注释，不是实质内容，这个文件里的内容格式都是这样的，包含了本实验的模，块包括clk，rst，led等的管脚分配，其中用红色标注的部分是FPGA芯片的引脚名，在做开发板时，FPGA芯片和各个模块（led，key等）都连接好了，所以这些引脚也就和各个模块连着了。➢用蓝色标注的部分是我们程序中的引脚名。这个文件就是把程序中的clk，led和开发板上的真的clk，led连起来，这样程序才能在开发板上运行。我们只要保证程序中的引脚名和蓝色部分一样就好了，无论修改哪里，这个过程就是管脚分配，所以不管我们编辑什么程序，只要将蓝色部分改成我们编写程序的输入输出引脚名就行。2)Runtcl文件：➢分配好管脚后，保存，我们还要run一下这个文件，来到quartus界面，看下图2.3图2.3Tools菜单栏➢选择菜单tools，点击，在下拉菜单中选择tclscripts，出现下图2.4。图2.4tclscripts➢选中图中蓝色部分，然后run，分配成功后，会出现下图2.5。图2.5引脚分配成功➢分配成功后，如果是原理图输入的模块中clk端会出现这样的标志，如果没分配成功，回去查看.tcl文件是否有错。3、配置：➢编译前要进行一项设置，如下图2.6。图2.6配置目标芯片属性➢在在图中蓝色部分右键，选择device，弹出界面如下图2.7。图2.7配置目标芯片属性➢点击图标，弹出界面如下图2.8。图2.8配置目标芯片属性➢点击图标，弹出界面如下图2.9。图2.9配置目标芯片属性➢这里选择EPCS16，这是用来固化程序时用的，我们下载程序分两种方式，一种是下载到SDRAM中，掉电程序丢失；另一种下载到flash中，掉电不丢失。这项设置就是为了使程序正确下载到flash中。设置好后确定。4、编译Run后就5、下载1)下载（掉电丢失）：➢本实验不可以编译了，不成功检查程序或引脚分配。需要波形图仿真，编译成功后就开始在开发板上运行，我们先用掉电丢失的下载方式。首先给实验板供上电，接上jtag接口。然后点击图标，打开下载器，把我们的程序下载到开发板上，如下图2.10。图2.10下载界面➢下载器驱动装好后，如果上边第二个红框是nohardware，则点击hardwaresetup添加硬件，把生成的sof文件导入进来后，开始点start，下载成功后，如下图2.11。图2.11jtag模式下载完成➢下载成功后，就在开发板上看到我们程序效果了，实现了跑马灯功能。2)下载（掉电不丢失）：➢接下来我们试着用掉电不丢失的下载方式，这里这样设置，如下图2.12。➢导入pof文件后，Start开始下载，然后也能实现和jtag下载一样的功能了，而且掉电也不会丢失，除非在烧进新的程序时，会自动擦出旧程序。实验截图：心得体会：经过这次实验，我对按键控制LED有了进一步的了解，对如何通过编程利用按键控制LED的亮灭，怎样调整LED的闪烁频率有了进一步的经验。六、思考练习实现按键控制跑马灯，按1键从左向右，按2键从右到左，选目标芯片，EP2C35F672C8芯片.本实验箱核心板采用moduleled_water(clk,led,key);inputclk;input[1:0]key;output[7:0]led;reg[7:0]led;reg[50:0]cnt;reg[3:0]cntm;always@(posedgeclk)beginIf(key==2’b00)//当第一个按键按下时，灯从左向右亮，否则就从右向左亮beginif(cnt>=50000000)//判断是否延时到了规定时间begincntm<=cntm+1;//cntm加1，灯向右移一个cnt<=0;//计时清零endelsebegincnt<=cnt+1;计时加1endif(cntm>=8)//如果cntm大于等于8，就清零begincntm<=0;endendelseif(cnt>=50000000)begincntm<=cntm-1;//cnmt减1，灯向左移一个cnt<=0;endelsebegincnt<=cnt+1;endif(cntm<=0)//如果灯移到最左边，就给cnmt赋值8，让流水灯从最左//边开始亮

begincntm<=8;endendalways@(posedgeclk)begincase(cntm)0:led<=8'b10000000;//01:led<