DE270开发板中文翻译.docx
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DE270开发板中文翻译
目录
第1章DE2-70开发包…………………………………………………………….….1
1.1开发包内容……………………………………………………………………………………..1
1.2DE2-70开发板的套件………………….………………………………….………………….2
1.3帮助…………………………………………………………………………………………….3
第2章AlteraDE2-70开发板…………………………………………………….4
2.1设计和组成…………………………………………………………………………………….4
2.2DE2-70开发板结构框图………………………………………………………………………5
2.3驱动DE2-70开发板…………………………………………………………………………...9
第3章DE2-70控制面板……………………………………………………………11
3.1控制面板安装………………………………………………………………………………...11
3.2控制LED、7段数码管和LCD显示器………………………………………………………13
3.3开关和按键……………………………………………………………………………………15
3.4SDRAM/SSRAM/Flash控制器和编程器…………………………………………………….16
3.5USB监视………………………………………………………………………...……………18
3.6PS2设备……………………………………………………………………………………….19
3.7SD卡…………………………………………………………………………………………..20
3.8音频录放………………………………………………………………………………………21
3.9DE2-70控制面板的整个结构………………………………….……………………………23
第4章DE2-70开发板视频功能…………………………………………………..25
4.1视频功能的安装……………………………………………………………………………...25
4.2VGA显示……………………………………………………………………………………...26
4.3视频抓取……………………………………………………………………………………...27
4.4DE2_70开发板视频功能的整体结构………………………………………………………..28
第5章使用DE2-70开发板…………………………..…………………………….30
5.1配置Cyclone2FPGA……………………………………………………………………….…30
5.2使用LED和SWITCH………………………………………………………………………....32
5.3使用七段数码管………………………………………………………………………………36
5.4时钟电路……………………………………………………………………………………....38
5.5使用LCD模块……………………………………………………………………………..….40
5.6使用扩展槽………………………………………………………………………………...….41
5.7VGA使用………………………………………………………………………………….…..45
5.824位音频编解码芯片的使用………………………………………………………………..48
5.9RS_232串口…………………………………………………………………………………..49
5.10PS/2串口………………………………………………………………………………..……49
5.11快速以太网控制器…………………………………………………………………………..50
5.12视频解码器………………………………………………………………………………..…52
5.13视频编码器的实现…………………………………………………………………………..54
5.14USB主机和设备的使用…………………………………………………………….....……55
5.15IrDA的使用……………………………………………………………………………….…57
5.16SDRAM/SRAM/Flash的使用….....................................................................................……58
第6章高级范例……………………………..………………………………….…..66
6.1DE2-70出厂配置……………………………………………………………………………...66
6.2QuartusⅡ9.1和NiosⅡEDS9.1用户....................................................................................…67
6.3电视接收器示例…………………………………………………………………………...…67
6.4电视接收器画中画（PIP）示例…………………………………………………………….…70
6.5USB画笔………………………………………………………………………………...……73
6.6USB设备……………………….…………………………………………………………….75
6.7卡拉OK机……………………………………………………………………………………77
6.8以太网数据包的发送与接收………………………………………………………………...79
6.9SD卡音乐播放器……………………………………………………………………………..81
6.10音乐合成器示例…………………………………………………………………………….84
6.11音频的录放……………………………………………………………………………….....88
第7章附录………………….………………………………………………………91
7.1版本历史……………………………………………………………………………………...91
7.2版权声明……………………………………………………………………………………...91
第1章DE2-70开发包
DE2-70开发包包含了用于DE2-70开发板的全部组件以及在MicrosoftWindows上运行的软件。
1.1开发包内容
图1.1是DE2-70开发包的照片。
DE2-70开发包中包含以下组件：
·DE2开发板；
·用于FPGA编程和控制的USB电缆；
·一张DE2-70系统光盘，包括DE2-70的说明文件和帮助资料如用户手册、控制面板的作用、参考设计和范例、器件的数据手册、指南和一套试验练习题；
·CD-ROMs里面有Altera’sQuartusII网络版和NiosII嵌入式设计评估版软件；
·DE2-70板的六个硅胶支撑柱。
一些I\O口的插针，以便于检测板子的I/O扩展设备；
·开发板的塑料包装；
·12V插墙式直流电源。
1.2DE2-70开发板的套件
按照下面的步骤来安装DE2-70开发板：
·如图1.2所示，在DE2开发板的六个铜脚上套上硅胶套；
·塑料的封面为开发板提供了特别的保护，这层塑料是用螺丝安装在板的表面的。
1.3帮助
如果你遇到问题可以从下面的地址中获得帮助：
·AlteraCorporation
101InnovationDrive
SanJose,California,95134USA
E-mail:
university@
·TerasicTechnologies
No.356,Sec.1,FusingE.Rd.
JhubeiCity,HsinChuCounty,Taiwan,302
E-mail:
support@
Web:
DE
第2章AlteraDE2-70开发板
这一章将展示DE2开发板的细部特写，介绍它的设计特点。
2.1设计和组成
图2.1为DE2开发板的照片，它描述了开发板的布局，指出了接口和关键部件的位置。
DE2开发板有许多特点，它可以使用户实现多种电路设计，从简单电路到多媒体应用。
DE2开发板提供以下硬件：
·AlteraCycloneII2C70FPGA芯片；
·Altera串行配置设备—EPCS16；
·用于编程的USBBlaster（板上）和用户API控制，支持JTAG和主动配置（AS）编程模式；
·2-MbyteSSRAM；
·2个32-MbyteSDRAM；
·8-MbyteFlashmemory；
·SD卡插槽；
·四个按键；
·18个拨动开关；
·18个红色发光二极管；
·9个绿色发光二极管；
·50-MHz和28.63-MHz时钟频率振荡器；
·拥有输入输出和麦克风接口的24位CD音质多媒体数字信号音频编解码器；
·可以VGA（video-graphics-array视频-图像-阵列）输出的VGA数据采集和控制器（10位三倍高速数据采集和控制系统）；
·2个视频解码器（NTSC制式/PAL制式/SECAM制式）和视频输入接口；
·10/100以太网控制器接口；
·具有A型和B型连接口的USB主控制器和从属控制器；
·RS-232收发器和9针连接器；
·PS/2鼠标/键盘连接器；
·IrDA收发器；
·1个SMA连接器；
·有二极管保护的两个四十针扩展接口。
除这些硬件特点之外，DE2-70开发板还有支持标准输入输出接口的软件和一个便捷的各个部分的控制面板。
软件还提供了大量展示DE2-70开发板高级能力的范例。
为了使用DE2-70开发板，用户应该熟悉QuartusII软件。
通过读DE2-70开发板使用指南（GettingStartedwithAltera’sDE2-70Board）和QuartusII入门介绍可以获得必要的知识（存在三个版本的入门设计方法，分别是Verilog，VHDL和原理图）。
在与DE2-70开发板一起的DE2-70系统光盘的DE2_70_tutorials目录下提供了这些指南，也可以在Altera’sDE2-70网页上去找。
2.2DE2开发板的结构框图
图2.2给出了DE2-70开发板的结构框图。
为了给用户提供最大的方便，所有的接口均通过FPGA驱动。
因此，用户可设置FPGA去执行任何一种系统设计。
以下是关于图2.2的框图更详细的信息：
CycloneII2C70FPGA
·68416个逻辑单元；
·250个M4KRAM存储块；
·多达1152000比特的RAM；
·150个嵌入式乘法器；
·4个锁相环；
·622个用户I/O口；
·896脚细线型BGA封装。
串行配置设备和USBBlaster电路
·AlteraEPCS16串行配置设备；
·用于编程和用户应用程序编程接口控制的板上USBBlaster；
·支持JTAG和AS编程模式。
同步静态随机存储器（SSRAM）
·2-Mbyte标准同步SRAM；
·512Kx36bits架构；
·可作为NiosII处理器与DE2-70控制面板的存储器。
同步动态随机存储器（SDRAM）
·两个32-Mbyte单数据传输率同步动态随机存储芯片；
·4Mx16bitsx4banks构架；
·可作为NiosII处理器与DE2-70控制面板的存储器。
闪速存储器（Flashmemory）
·8-Mbyte或非门闪存；
·支持字节和字模式存取；
·可作为NiosII处理器与DE2-70控制面板的存储器；
安全数字（SD）卡插槽
·提供SPI和1-位SD模式对SD卡的访问；
·可作为带DE2-70SD卡驱动器的NiosII处理器的存储器。
按钮开关
·4个按钮开关；
·施密特触发电路去抖；
·通常高电平；按下时产生低电平脉冲。
拨动开关
·18个拨动开关作为用户输入；
·拨到下面（靠近DE2-70开发板的边缘）时产生逻辑0；拨到上面时产生逻辑1。
时钟输入
·50-MHz晶体振荡器；
·28.63-MHz晶体振荡器；
·SMA型外部时钟输入接口。
音频编码解码器
·WolfsonWM8731224位积分式音频编码解码器；
·线性电平输入，线性电平输出输出和麦克风输入插孔；
·采样频率：
8-96KHz；
·适用于MP3刻录机、个人数字助理、智能电话、录音机等。
视频输出
·采用ADV7123140-MHz三10位高速视频数/模转换器；
·带有15脚高密度电脑输入接口；
·支持100Hz刷新率时的高达1600x1200的分辨率；
·可与CycloneIIFPGA联合使用实现高性能视频编码器。
NTFC/PAL/SECAM制式视频解码电路
·采用ADV7180多格式SDTV视频解码器；
·支持世界范围内的NTFC/PAL/SECAM制式；
·一个10位的模/数转换器，4X过采样用于复合视频；
·支持复合视频RCA接口输入；
·支持数字信号输出格式：
8位ITU-RBT.656YCrCb4：
2：
2output+HS，VS和FIELD。
·适用：
DVD录像机，液晶电视，机顶盒，数字电视，带接口的数字设备和视频画中画显示。
10/100以太网控制器
·集成带有一个总处理器接口的MAC和PHY；
·支持100Base-T和10Base-T；
·支持带10Ｍb/s和100Mb/s自动MDIX的全双工操作；
·全部符合IEEE802.3u标准；
·支持IP/TCP/UDP校验求和操作与校验；
·支持半双工流控制的后压方式。
USB主/从控制器
·完全遵从USB2.0规范；
·支持高速与代低速数据传输；
·支持USB主机和驱动器；
·两个USB口（A作为主机接口，B作为驱动器接口）；
·可为大多数处理器提供高速并行接口；支持带有友晶科技驱动器的NiosII；
·支持可编程I/O口和直接存储器（DMA）。
串行口
·一个RS-232口；
·一个PS/2口；
·DB-9作为RS-232串口连接器；
·PS/2连接器连接PS2鼠标或键盘到DE2-70板。
红外端口收发器
·拥有一个115.2kb/s的红外收发器；
·32mALED驱动电流；
·集成电磁干扰屏蔽；
·IEC825-11级眼保护；
·边沿侦测输入。
两个40针扩展跳线
·72个CycloneIII/O口和8只电源和地线端连接到两个40针扩展跳线；
·按照可接插标准40针IDE硬驱动排线标准设计；
·提供二极管和电阻保护。
2.3驱动DE2-70开发板
DE2-70开发板使用预先配置的程序来演示该板的功能。
这个程序也可以用来判断开发板是否工作正常。
驱动开发板按照以下步骤进行：
1.用提供的USB线将主机和DE2-70开发板上的USB连接器连接起来。
为了实现主机和DE2-70开发板之间的通信，主机需要安装AlteraUSB驱动软件。
如果主机没有安装驱动软件,可以按照GettingStartedwithAltera’sDE2-70Board指南里介绍的方法安装。
指南可在DE2-70开发板的系统CD-ROM中找到；
2.连接12V电源适配器到DE2-70开发板；
3.连接VGA显示器到DE2-70板的VGA口；
4.连接耳机到DE2-70开发板的音频输出口；
5.将DE2-70开发板左边边缘的RUN/PROG开关打到RUN位置；PROG位置只在AS方式编程时才使用；
6.按下DE2-70开发板上ON/OFF开关打开电源。
照以上做后将会观察到以下几点：
·所有LED都在闪烁；
·所有7段数码管循环显示数字0到F；
·LCD显示器显示“WelcometotheAlteraDE2-70Board”；
·VGA显示器显示图2.3画面；
·将SW17拨动开关置于下面的位置，你将听到1KHz的声音。
·将SW17拨到上面的位置，并将一音频播放器插在DE2-70开发板的音频输入口，在耳机里你将听到你的音频播放器（MP3、PC、iPod等）里的音乐；
·你也可以连接一个麦克风到DE2-70开发板上的麦克风输入口，你的声音将和音频播放器里播放的音乐混合在一起。
第3章DE2-70控制面板
DE2-70开发板带有的控制面板使得用户可以将多种组件通过连到主机上的USB连接器连接到开发板上。
该控制面板可以用来检验板上组件的功能，或者在开发RTL代码时作为一个调试工具来使用。
本章首先介绍控制面板的一些基本功能，然后用图表块的形式介绍它的结构，最后介绍它的性能。
3.1控制面板安装
控制面板工具软件在DE2-70系统光盘的“DE2_70_control_panel”文件夹中，要安装它，只需将整个文件夹复制到你的主机上，运行“DE2_70_Control_Panel.exe”来启动控制面板即可。
为了使控制面板运行，首先得往CycloneIIFPGA里下载相应的控制程序，这些控制程序包括一个.sof文件和一个.elf文件。
只要点击面板上的“DownloadCode”按钮就可以将该控制程序下载到其中。
控制面板通过USB-Blaster[USB-0]连接器来要求QuartusII和NiosII工具来下载这些控制程序到FPGA中。
其中，.sof文件下载到FPGA中，而.elf文件则通过用户选择来下载到SDRAM-U2或SSRAM中。
激活控制面板,可以照下面的步骤进行：
1.确认你的电脑上已成功安装QuartusII和NIOSII软件；
2.连接好提供的USB线和12V电源，然后打开电源开关；
3.将RUN/PROG开关置于RUN位置；
4.在主机上运行DE2_control_panel.exe程序，出现如图3.1所示的控制面板用户界面。
5.在控制面板上选择目标存储器，SDRAM-U2或者SSRAM。
注意，.elf文件会被下载到目标存储器中，而在以后的存储器读取操作中是只读的。
6.点击“DownloadCode”按钮。
注意，控制面板会始终占用USB口直到关闭。
在关闭USB口之前，用户不能下载配置文件到FPGA中。
7.控制面板现在就可以使用了。
通过设置某些LED的值并观察DE2-70开发板上的结果。
DE2-70控制面板的概念如图3.2。
实现控制功能的“控制代码”配置在FPGA里，它和活动在主机里的控制面板窗口通过USB口进行通信。
图形界面用来发布命令到控制代码，它用来处理主机和DE2-70开发板之间的所有请求和数据传送。
DE2-70控制面板可以用来点亮LED、修改7段数码管和液晶显示器的显示值、监视按键/开关状态、读/写SDRAM、SSRAM和Flash存储器、监视USB鼠标的状态、与PS2键盘会话以及读取SD卡的特定信息。
可以从Flash读出/写入字或整个文件的特点使得用户开发多媒体应用技术（Flash音频播放器，Flash图片察看器）时不用去关心怎么建立一个编程器。
3.2控制LED、7段数码管和LCD显示器
控制面板的一个简单功能就是设置LED，7段数码管和LCD字符显示器的值。
选择LED标签出现图3.3所示窗口。
在这里，你可以通过选择直接打开或关闭单独的LED，也可以点击“全打开”或“全关闭”。
选择7-SEG标签会出现图3.4所示窗口。
在此标签页中，可以直接使用Up-Down控制按钮和Dot复选框来点亮指定的段，板上对应段的状态将会立刻更新。
选择LCD标签会得到如图3.5所示的窗口。
在这里，用户可以将LCD要显示的文本在LCD文本框中写入并点击相应的“Set”按钮即可。
用户在进行典型设计时,并不需要使用对一个简单显示器件设置任意值的功能。
然而，当用户怀疑出现故障时，它为校验器件是否运行正确提供了一个简单的方法。
因此，它可以用作发现并修理故障。
3.3开关和按键
选择按键标签会出现图3.6所示界面。
该设计功能用来实时监视开关和按键的状态并显示在图形用户界面中，它可以用来检验开关和按键的性能好坏。
点击Start按键来进入按键/开关状态监视过程，按键捕获从Start开始到Stop结束。
在监视过程中，板上按键和开关的状态在图形用户界面中实时地显示和更新。
点击Stop将会结束监视过程。
用户在进行典型设计时,并不需要按键和开关状态检测功能。
然而，它却为用户提供了检验按键和开关工作是否正常的一个简单方法。
因此，它可以用来发现并修理故障。
3.4SDRAM/SSRAM/Flash控制器和编程器
控制面板可以对DE2-70开发板上的SDRAM、SSRAM和Flash进行读写操作。
我们将介绍怎样访问SDRAM-U1，可以用同样的方法对SDRAM-U2、SRAM和FLASH进行访问。
点击Memory标签并选择“SDRAM-U1”选项得到图3.7所示的窗口。
请注意存储.elf文件的目标存储器是只读的，而且在写入数据之前要擦除flash。
键入想要存放的地址，想要写入的数，然后点击“Write”按钮，这样就可以写入一个16bit的字到SDRAM。
点击“Read”可以读取地址中的内容。
图3.7描述了写入十六进制数06CA到地址200的结果，后面是读取相同地址的内容。
用控制面板的连续写入功能写入一个文件到SDRAM的步骤如下：
1.在Address框中列入起始地址；
2.在Length框中填入将要写入字节的数目。
如果要写入的是整个文件，那么则要在FileLength框中打标志来代替字节的数目；
3.初始化数据写入，点击WriteaFiletoMemory按钮；
4.当控制面板响应并出现标准对话框要求输入源文件时，用平常的方法列入要输入的文件。
控制面板也支持扩展名为.hex文件的下载。
扩展名为.hex的文件必须是ASCII文本文件，这样存储器就能用ASCII字符来代替十六进制数来进行存储。
例如，一个文件中有下列一行
0123456789ABCDEF
定义了8个8位的值：
01，23，45，67，89，AB，CD，EF。
这些值将被连续地载入存储器中。
控制面板的连续读取功能用来读取SDRAM-U1中的内容并将它们放入文件中，步骤如下：
1.在“Address”框中列入起始地址；
2.在“Length”框中输入要复制到文件中的字节数。
如果要复制整个SDRAM-U1中的内容（包括所有32M字节），则在“EntireMemory”框中打标志；
3.点击“LoadMemoryContenttoaFile”按钮；
4.当控制面板响应并弹出标准对话框要求列入目标文件时，按平常的方法列入要得到的文件。
用户可以用同样的方法来访问SSRAM和Flash，需要注意的是用户在对flash写入数据前应进行擦除操作。
3.5USB监视
控制面板给用户提供了一个USB监视工具用来实时监视DE2-70板上所连接的USB鼠标的状态。
鼠标的移动和三个按键的状态都会通过图形和文本界面显示出来。
鼠标的移动被翻译成坐标（x，y），范围在（0，0）~（1023，767）之间。
该功能可以用来检验USB主机的性能好坏。
使用USB鼠标监视工具需遵循如下步骤
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