EPM7128开发板实验指导书Word文档格式.docx
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使用于用户开发时与叠合式扩展板实现无导线连接。
叠合式扩展板---板上数字表示其与CPLD相应管脚相连，空焊盘用于扩展器件。
第二节实验指导书
实验一3-8译码器逻辑设计
一、实验目的
l、学习并掌握QUARTUSⅡ7.1AlteraCPLD软件开发平台。
2、通过一个简单的3-8译码器的设计，掌握VHDL编程的使用方法。
3、掌握组合逻辑电路的静态测试方法和开发板的使用。
二．实验步骤
1、进入Windows操作系统，打开QUARTUSⅡ7.1。
（1）、启动File／NewProjectWizard菜单，输入设计项目的名字。
点Assignments／Device菜单，选择器件MAX7000S中的EPM7218。
（2）、启动菜单File／New，选择VHDLFile，打开源程序编辑器，进行程序设计输入。
2、设计、编译、配置管脚、下载
（1）、安照以下程序输入：
--Fi1eName:
decoder3_8.VHD
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
entitydecoder3_8is
port（
a,b,c:
instd_logic;
d:
outstd_logic_vector（7downto0）
）;
enddecoder3_8;
architecturebehaviourofdecoder3_8is
signalin1:
std_logic_vector（2downto0）;
begin
in1<
=c&
b&
a;
process（in1）
casein1is
when"
000"
=>
d<
="
00000001"
;
001"
00000010"
010"
00000100"
011"
00001000"
100"
00010000"
101"
00100000"
110"
01000000"
whenothers=>
10000000"
endcase;
endprocess;
endbehaviour;
（2）、保存文件名为：
实验中取名为：
decoder3_8.vhd。
（3）编译程序
启动Processing＼StartCompilation菜单，开始编译，生成.SOF和.POF等文件，以便硬件下载和编程时调用，同时生成.RPT文件。
（4）管脚的重新分配锁定：
启动Assignments＼Pins菜单命令，出现引脚配置界面，用户可随意改变管脚分配。
用拨码开关的低三位代表译码器输入（A，B，C），将之与ALTERA（EPM712884-15芯片K1、K2、K3）的31，33，34芯片的管脚相连；
用LED来表示译码器的输出，将它们（LED0-LED7）与81，80，79，77，76，75，74，73管脚相连。
注意：
管脚分配之后一定要重新编译！
（6）器件的下载与配置
1．启动Tools＼PROGRAMMER菜单，出现下载对话框。
2．选择HardwareSetup进行下载方式设置。
3．设置完成后，按下Start按扭完成下载。
实验二LED彩灯控制器实验
一．实验目的
1、掌握LED彩灯控制器的设计方法。
2、掌握VHDL的调试方法。
3、掌握VHDL语言注意语言程序的基本结构、数据类型及运算操作符。
二、实验的硬件要求
1、输入：
按键开关2个
2、输出：
LED灯8个
3、主芯片：
ALTERAEPM7128SLC-15
三、实验内容
设计彩灯控制器，要求如下：
用两位开关控制彩灯的显示方式，K1K2为00，闪烁；
为01右循环依次熄灭一个LED；
为10，左循环依次熄灭一个LED；
为11左循环依次熄灭二个LED。
四、实验报告要求
（一）预习报告要求
1．写出描述实现该硬件电路的VHDL程序；
2．写些实现该功能的算法。
（二）实验报告
1．写出详细实验步骤；
2．列出实现该电路的程序清单；
3．画出CPLD引脚连线图。
4．观察实验现象，画出仿真波形。
实验三静态数码管显示控制器设计
1、掌握组合逻辑电路设计方法。
2、掌握组合逻辑电路的静态显示测试方法。
3、比较原理图输入和文本输入的优劣。
可分频的时钟信号输入
一位七段数码管
设计0-9的BCD码计数器，并通过一个七段数码管显示计数结果。
1．写出该电路设计详细过程；
2．用顶层图用图形编程法设计该电路；
3．写出描述实现该硬件电路的VHDL程序。
4．画出仿真波形。
实验四四位动态数码管显示控制电路设计
l、掌握四位动态数码管显示的控制器电路的设计；
2、掌握时序电路的设计；
3、掌握进程内部顺序执行语句及进程外部并行执行语句的区别。
二、实验原理（锁存器）
用于显示的四位数据（BCD码）从IN0~IN3分别输入，通过BUS_4MUX1数选器选出的数据送给bcdto7seg进入BCD码到七段码的转换后送到数码管显示，与此同时，送给数选器的选择信号SIN也送到一个2/4译码上产生与显示数据相对应的位选择信号。
只要这个选择信号循环得足够快（速度由外部CLK确定），就可以在4位数码管上显示清晰的数据。
l、通过模拟和仿真分析，验证控制器能否正常工作。
2、仿真通过后，下载到开发板上查看显示效果。
1、对于原理设计要求有设计过程．
2、写出源程序．
3、详细论述实验步骤，画出仿真波形。
实验五键盘实验程序
1、掌握VHDL语言描述键盘程序；
2、时序逻辑电路的VHDL的设计方法。
二、实验原理
用6个按键作为键盘的输入，输入0-9个数据，并能在数码上显示出所输入的数据。
提示：
我们的6个按键不是扫描方式联结，所以用双功能键的设计思想来实现。
1、用VHDL语言设计上述电路；
2、下载并验证结果。
1、写出七人表决器的VHDL语言设计源程序．
2、书写实验报告时要结构合理、层次分明、在分析叙述时注意语言的流畅。
3、画出仿真波形。
附录IQuartusII7.1的使用
一、quartusii7.1的使用
我们通过一个简单的实例来演示如何使用QuartusII7.1在PLD器件上做一个完整的逻辑设计。
我们将在PLD上实现一个三人表决器的逻辑。
三人表决，以少数服从多数为原则，多数人同意则议案通过，否则议案被否决。
这里，我们使用三个按键代表三个参与表决的人，置“0”表示该人不同意议案，置“1”表示该人同意议案；
两个指示灯用来表示表决结果，LED1点亮表示议案通过，LED2点亮表示议案被否决。
真值表如下：
S1
S2
S3
LED1
LED2
1
下面我们就具体来实现这一设计。
1.双击桌面上QuartusII7.1的图标，启动QuartusII7.1软件。
2.通过File=>
NewProjectWizard…菜单命令启动新项目向导。
3.在随后弹出的对话框上点击Next按钮，继续。
4.在Whatistheworkingdirectoryforthisproject栏目中设定新项目所使用的路径；
在Whatisthenameofthisproject栏目中输入新项目的名字:
vote，点击Next按钮。
5.在这一步，向导要求向新项目中加入已存在的设计文件。
因为我们的设计文件还没有建立，所以点击Next按钮，跳过这一步。
6.在这一步选择器件的型号。
Family栏目设置为Cyclone，选中Specificdeviceselectedin‘Availabledevices’list选项，在Availabledevice窗口中选中所使用的器件的具体型号，这里以EP1C6Q240C8为例。
点击Next按钮，继续。
7.在这一步，可以为新项目指定综合工具、仿真工具、时间分析工具。
在这个实验中，我使用QuartusII7.1的默认设置，直接点击Next按钮，继续。
8.确认相关设置，点击Finish按钮，完成新项目创建。
9.接下来，我们建立一个原理图文件，并加入该项中来。
在File菜单下，点击New命令。
在随后弹出的对话框中选择BlockDiagram/SchematicFile选项，点击OK按钮。
在File菜单下选择SaveAs命令，将其保存，并加入到项目中。
10.根据上面的真值表，做卡诺图简化，可以得出：
LED1=S1S2+S1S3+S2S3，LED2=~LED1。
双击原理图的任一空白的处，会弹出一个元件对话框。
在Name栏目中输入and2，我们就得到一个2输入的与门。
11.点击OK按钮，将其放到原理图的适当位置。
重复操作，放入另外两个2输入与门。
也可以通过右键菜单的Copy命令复制得到。
12.双击原理图的空白处，打开元件对话框。
在Name栏目中输入or3，我们将得到一个3输入的或门。
点击OK按钮，将其放入原理图。
13.双击原理图的空白处，打开元件对话框。
在Name栏目中输入not，我们会得到一个非门。
14.将鼠标入到元件的引脚上，鼠标会变成“十”字形状。
按下左键，拖动鼠标，就会有导线引出。
根据我们要实现的逻辑，连好各元件的引脚。
15.双击原理图的空白处，打开元件对话框。
在Name栏目中输入Input，我们便得到一个输入引脚。
点击OK按钮，放入原理图。
重复操作，给我们的电路加上3个输入引脚。
16.双击输入引脚，会弹出一个属性对话框。
在这一对话框上，我们可更改引脚的名字。
我们分别给3个输入引脚取名in1、in2、in3。
17.双击原理图的空白处，打开元件对话框。
在Name栏目中输入output，我们会得到一个输出引脚。
重复操作，给我们的电路加上两个输出引脚。
给两个输出引肢分别命名为led1、led2。
18.在Assignments菜单下，点击Pins命令，启动PinPlanner工具。
在这个工具中，我们可以为我们的电路的端子分配器件的引脚。
在AllPins表格中，双击NodeName列的newnode单元，输入端子的名字。
在同一行的Location列，选择要分配的位置。
重复操作，为每个端子都分配适当的脚位。
19.在Assignments菜单下，点击Device…命令。
在随后弹出的对话框中点击Device&
PinOptions…按钮，进入Device&
PinOptions对话框。
切换到configuration页，在ConfigurationDevice栏目中，选中useconfigurationdevice选项，配置器件型号选择EPCS1，同时，选中Generatecompressedbitstreams选项。
20.切换到UnusedPins页，在Reservedallunusedpins栏目中，选择Asinputtri-stated。
因为我们的设要在开发板上演示，所以把没有用到的管脚设为输入，以避免与开发板上其它电路发生冲突。
点击确定按钮，确认设置。
回到Seting对话框，点击OK按钮。
21.在Processing菜单下，点击StartCompilation命令，开始编译我们的项目。
编译结束后，点击确定按钮。
22.在把我们的设计下载到开发板上验证之前，我们可以先做一下仿真。
首先，我们要建立一个输入波形文件。
仿真工具会用到该文件，以确定每个输入引脚的激励信号。
在随后弹出的对话框中，切换到OtherFiles页。
选中VectorWaveformFile选项，点击OK按钮。
23.现在，我们已经进入到波形编辑界面。
在Edit菜单下，点击InsertNodeorBus…命令。
24.点击NodeFinder…按钮，打开NodeFinder对话框。
点击List按钮，列出电路所有的端子。
点击>
>
按钮，全部加入。
点击OK按钮，确认。
25.回到InsertNodeorBus对话框，点击OK按钮，确认。
26.选中in1信号，在Edit菜单下，选择Value=>
Clock…命令。
在随后弹出的对话框的Period栏目中设定参数为50ns，点击OK按钮。
27.In2、in3也用同样的方法进行设置，Period参数分别为100ns和200ns。
28.保存文件，在Processing菜单下，选择StartSimulation启动仿真工具。
仿真结束后，点击确认按钮。
观察仿真结果，对比输入与输出之间的逻辑关系否符合真值表。
29.使用下电缆（在WIN2000下CPLD下载线的驱动安装），将开发板Jtag口（J105）与电脑的并行口相连，接通开发板电源。
在Tools菜单下，选择Programmer命令，打开QuartusIIProgrammer工具。
点击HardwareSetup按钮，进行下载线设置，选择所用的下载线型号。
30.选中Program/Configure选项，点击Start按钮，将配置文件vote.sof下载到开发板上。
按下S1、S2、S3按钮的各种组合，观察LED1、LED2的状是否符合真值表。
31.断开开发板电源。
将开发板上的S101置于（1:
on|2:
on）状态，并将下载线从J105换到J106上，然后重新接通开发板电源。
在QuartusII7.1工具软件中，将Mode选项设置为ActiveSerialProgramming。
点击AddFile…按钮，将vote.pof文件加入进来。
选中Program/Configure选项，点击Start按钮，将配置数据烧写到配置芯片中。
32.断开开发板电源，从J106上取下下载线。
重新接通开发板电源，按下S1、S2、S3的个种组合，观察LED1、LED2的输出结果是否符合真值表
二、在WIN2000/XP下CPLD下载线的驱动安装
1.
打开控制面板；
2.
选择“添加/删除硬件”；
3.
点两次下一步；
4.
选择“添加新硬件”，点下一步；
5.
选择“否，我想从列表中选择硬件”，点下一步；
6.
选择“声音，视频和游戏控制器”，点下一步；
7.
选择从“磁盘安装”；
8.
在“浏览”中找到“…\maxplus2\Drivers\win2000\Win2000.inf”,安装即可。
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