Материал: Разработка и прототипирование цифровых устройств на языках VHDL и Verilog. Барабанов В.Ф., Гребенникова Н.И

S2

1 | 1

0 | 1

4.4. Требования к отчету по лабораторной работе

Отчет должен содержать следующую информацию по лабораторной работе:

название работы, цель и задание, согласно варианту;

код описания модели цифрового устройства;

временные диаграммы работы разработанной модели.

46

5. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 РАЗРАБОТКА ПРОТОТИПА ЦИФРОВОГО

УСТРОЙСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОТЛАДОЧНОГО КОМПЛЕКТА

SPARTAN 3 STARTER KIT

5.1. Цель работы

Целью данной лабораторной работы является получение навыков разработки, тестирования и создания прототипов реальных цифровых устройств с использованием отладочных плат.

5.2. Краткие теоретические сведения

Выполнение каждого из вариантов заданий на данную лабораторную работу требует вывода информации на 7- сегментные индикаторы. В составе отладочной платы Spartan 3 Starter Kit имеется четыре светодиодных 7-сегментных индикатора. Каждый индикатор также содержит отдельный сегмент для отображения точки (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Семисегментные индикаторы

Втабл. 5.1 представлены выводы ПЛИС, подключенные

ксегментам A-G, и к сегменту DP, отвечающему за отображение точки.

47

Таблица 5.1 Соответствие выводов ПЛИС сегментам индикатора

В табл. 5.2 представлены выводы ПЛИС, к которым подключены дисплеи AN3 - AN0.

Таблица 5.2 Соответствия выводов ПЛИС выводам, контролирующим

включение дисплея

В табл. 5.3 представлены сигналы, которые необходимо подать на сегменты A- G, чтобы отобразить необходимое число от 0 до 9.

Таблица 5.3 Символы дисплея и соответствующие им значения сегментов

48

Таким образом, например, чтобы отобразить на первом индикаторе цифру 2 (как изображено на рис. 5.1), необходимо на вывод E13 подать сигнал низкого уровня, а остальные дисплеи «погасить» путем подачи на выводы F14, G14, D14 сигнала высокого уровня. Затем на выводы, соответствующие сегментам a, b, g, e, d, нужно подать сигналы низкого уровня, а на f, C и DP – высокого.

Для отображения сразу нескольких цифр их необходимо отображать на индикаторах поочередно.

Временная диаграмма отображения данных на четырех дисплеях индикатора представлена на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Отображение данных на 4 дисплеях

Для тактирования схемы отображения данных на нескольких дисплеях необходимо использовать частоту порядка 500 Гц. На отладочной плате Spartan 3 Starter Kit установлен кварцевый генератор для тактирования ПЛИС. Тактовая частота генератора - 50МГц. Тактирование ПЛИС осуществляется через вывод Т9 [3]. Для получения частоты 500 Гц можно воспользоваться простой схемой делителя частоты на основе счетчика и компаратора. Пример реализации такого делителя частоты используется в составе модуля, представленного в приложении к данной лабораторной работе.

Для отображения каждого из разрядов десятичного числа на нескольких 7-сегментных необходимо получить остаток от деления числа 10. Так как операция деления в

49

языках описания аппаратуры не является синтезируемой (может использоваться только для тестирования), для её осуществления можно воспользоваться специальным IP-ядром

(intellectual property).

Рассмотрим процедуру добавления в проект IP-ядра для реализации операции деления чисел. Выберем пункт меню

Project -> New Source. В открывшемся окне, выберем IP (Core generator & Architecture Wizard). Зададим имя добавляемого IP-ядра и нажмем Next (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Добавление IP ядра в проект

Из списка доступных IP-ядер, нужно выбирать Divider Generator и затем нажать Next (рис. 5.4).

50