并行IO接口实验

Designedby杨明，华中科技大学电信学院.©2015.SchoolofElC,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei430074,P.R.ChinaSlide0Nov,2015计算机组成原理与接口技术（实验）——基于MIPS架构实验4&5并行IO接口实验（第12~13周）Designedby杨明，华中科技大学电信学院.©2015.SchoolofElC,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei430074,P.R.ChinaAgenda►实验内容•目的•任务及时间安排•报告要求►原理回顾•Nexys4实验板简介•Nexys4怎么用？•Xilinx的GPIO和INTC•GPIO硬件设计•GPIO应用软件设计•系统功能测试Slide1Designedby杨明，华中科技大学电信学院.©2015.SchoolofElC,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei430074,P.R.China实验目的►掌握GPIOIP核的工作原理和使用方法►掌握中断控制方式的IO接口设计原理►掌握中断程序设计方法►掌握IO接口程序控制方法•查询方式•中断方式•延时方式Slide2Designedby杨明，华中科技大学电信学院.©2015.SchoolofElC,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei430074,P.R.China实验任务及时间安排►任务（第11、13章内容）•1）按键输入，显示到console查询、中断•2）独立式开关输入，显示到console查询、中断•3）Led走马灯输出延时、中断•4）数码管滚动输出任意数字延时、中断►时间安排（第12~13周）•课内：两次课•课外：两周时间内自行添加Slide3【1】最小硬件系统的建立，按照实验书第11章内容做；【2】参考资料除了实验书外，请认真观看左老师的实验视频。Designedby杨明，华中科技大学电信学院.©2015.SchoolofElC,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei430074,P.R.China实验报告要求►实验任务►硬件电路框图►硬件实现步骤►查询方式、中断方式、延时方式►软件流程图►软件源代码加注释►心得体会Slide4Designedby杨明，华中科技大学电信学院.©2015.SchoolofElC,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei430074,P.R.ChinaAgenda►实验内容•目的•任务及时间安排•报告要求►原理回顾•Nexys4实验板简介•Nexys4怎么用？•Xilinx的GPIO和INTC•GPIO硬件设计•GPIO应用软件设计•系统功能测试Slide5Designedby杨明，华中科技大学电信学院.©2015.SchoolofElC,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei430074,P.R.ChinaNexys4实验板简介►外观Slide6TheNexys4boardisacomplete,ready-to-usedigitalcircuitdevelopmentplatformbasedonthelatestArtix-7FieldProgrammableGateArray(FPGA)fromXilinx.Withitslarge,high-capacityFPGA(XilinxpartnumberXC7A100T-1CSG324C),generousexternalmemories,andcollectionofUSB,Ethernet,andotherports,theNexys4canhostdesignsrangingfromintroductorycombinationalcircuitstopowerfulembeddedprocessors.Severalbuilt-inperipherals,includinganaccelerometer,temperaturesensor,MEMsdigitalmicrophone,aspeakeramplifier,andalotofI/OdevicesallowtheNexys4tobeusedforawiderangeofdesignswithoutneedinganyothercomponents.Designedby杨明，华中科技大学电信学院.©2015.SchoolofElC,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei430074,P.R.ChinaNexys4实验板简介►电源供电Slide7[1]JP3&J12缺省设置是按照USB供电[2]J6即作为USB供电，也是Jtag调试接口，还是USB-RS232的接口。Designedby杨明，华中科技大学电信学院.©2015.SchoolofElC,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei430074,P.R.ChinaNexys4实验板简介►FPGA配置Slide8[1]JP2&JP1缺省设置是按照SPIFlashDesignedby杨明，华中科技大学电信学院.©2015.SchoolofElC,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei430074,P.R.ChinaNexys4实验板简介►ExternalMemoriesSlide9TheNexys4boardcontainstwoexternalmemories:a128MbitCellularRAM(pseudo-staticDRAM)anda128Mbitnon-volatileserialFlashdevice.TheCellularRAMhasanSRAMinterface,andtheserialFlashisonadedicatedquad-mode(x4)SPIbus.Designedby杨明，华中科技大学电信学院.©2015.SchoolofElC,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei430074,P.R.ChinaNexys4实验板简介►EthernetPHYSlide10TheNexys4boardincludesanSMSC10/100EthernetPHY(SMSCpartnumberLAN8720A)pairedwithanRJ-45Ethernetjackwithintegratedmagnetics.Designedby杨明，华中科技大学电信学院.©2015.SchoolofElC,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei430074,P.R.ChinaNexys4实验板简介►Oscillators/Clocks•TheNexys4boardincludesasingle100MHzcrystaloscillatorconnectedtopinE3(E3isaMRCCinputonbank35).Slide11Designedby杨明，华中科技大学电信学院.©2015.SchoolofElC,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei430074,P.R.ChinaNexys4实验板简介►USB-UARTBridge(SerialPort)Slide12TheNexys4includesanFTDIFT2232HQUSB-UARTbridge(attachedtoconnectorJ6)thatallowsyouusePCapplicationstocommunicatewiththeboardusingstandardWindowsCOMportcommands.Designedby杨明，华中科技大学电信学院.©2015.SchoolofElC,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei430074,P.R.ChinaNexys4实验板简介►VGAPortSlide13Designedby杨明，华中科技大学电信学院.©2015.SchoolofElC,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei430074,P.R.ChinaNexys4实验板简介►BasisIO•Button•Switch•LED•7-segDis•Reset•Tri-CLEDsSlide14[1]各种IO会在实验中频繁使用，要会看管脚分配。[2]本实验中用到部分[3]管脚分配详见文件：Nexys4_Master.ucfDesignedby杨明，华中科技大学电信学院.©2015.SchoolofElC,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei430074,P.R.ChinaNexys4实验板简介►PmodConnectorsSlide15[1]提供外部扩展能力[2]本实验中可用Designedby杨明，华中科技大学电信学院.©2015.SchoolofElC,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei430074,P.R.ChinaNexys4实验板简介►传感器•温度•加速度Slide16Designedby杨明，华中科技大学电信学院.©2015.SchoolofElC,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei430074,P.R.ChinaNexys4实验板简介►其它•键盘•鼠标•IIC•SPI•……详见“Nexys4_RM_VB2_Final_5.pdf”——杨明，华中科技大学电信学院.©2015.SchoolofElC,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei430074,P.R.ChinaNexys4实验板简介►基于Nexys4可以做？？？•简易数字示波器•简易数字信号源•VGA贪食蛇小游戏•超声波测距仪•简易手绘画图仪•简易电子琴•加速度测量仪（跑步计步器）•……Slide18是考虑赛课结合题目的时候了！！——只有想不到，没有做不到。Designedby杨明，华中科技大学电信学院.©2015.SchoolofElC,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei430074,P.R.ChinaNexys4怎么用？►基于Nexys4怎么做？？？•纯FPGA方案所有功能用硬件描述语言实现•嵌入式处理器+应用软件方案FPGA中设计处理器，并运行相应的用户程序，从而实现相应的功能。实验书第三篇例子都是采用此方案。Slide19Designedby杨明，华中科技大学电信学院.©2015.SchoolofElC,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei430074,P.R.ChinaNexys4怎么用？►怎么在Nexys4中建立处理器硬件系统？•硬件开