可编程FPGA数字系统设计实验指导书 - 图文(2)

2019-05-24 11:21

(2)按钮开关(KEY)与FPGA引脚对应关系

(3)LED指示灯与FPGA引脚对应关系

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(4)数码管与FPGA引脚对应关系

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3、DE2-115下载器连接与配置

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(1)配置Cyclone IV E FPGA芯片

在Quartus II 软件使用简介中,我们已经介绍了如何从PC 下载一个硬件电路到DE2-115 开发板。这份使用说明书可以在DE2-115 系统光盘里面的DE2_115_tutorials 目录下面找到。用户应该首先仔细阅读这份说明书,而把以下的介绍作为简短的参考。 DE2-115 开发板包含一个存储有Cyclone IV E FPGA 芯片配置数据的串行配置芯片。每次开发板上电的时候,芯片里面的配置数据会自动从配置芯片加载到FPGA 芯片。使用Quartus II软件,用户可以随时重新配置FPGA,并可以改变存储在非易失性串行存储器芯片(EPCS)里面的数据。下面分述两种不同的配置方式:

1)JTAG 编程:这种下载方式-名字起源于IEEE 标准,联合测试行动组-会把配置数据直接加载到Cyclone IV E FPGA 芯片。FPGA 芯片会保持这些配置信息直到芯片掉电。

2)AS 编程:这种下载方式被叫称作串行主动编程,它会下载配置数据到Altera EPCS64 芯片。它将配置数据保存在非易失性器件中,即使DE2-115 开发板掉电,数据也不会丢失。在每次开发板上电的时候,EPCS64 芯片里面的数据会自动加载到Cyclone IV E FPGA 芯片。

(2)DE2-115 开发板上的JTAG 链

当使用JTAG 接口配置FPGA 芯片的时候,DE2-115 上的JTAG 链必须形成一个回路,这样Quartus II 软件才可以正确检测到JTAG 链上的FPGA/CPLD 器件。给出了DE2-115 开发板上的JTAG 链。短接JP3 上的第一、二引脚会旁路HSMC 接头的JTAG信号,直接在DE2-115 上形成JTAG 回路,这样只有DE2-115上的FPGA 器件(Cyclone IV E)才可以被Quartus II 软件检测到。如果用户想通过HSMC 接头包含其它的FPGA器件或者包含FPGA器件的界面,短路JP3 的第二、三脚,从而使能HSMC接头上的JTAG 链。

以下是关于JTAG 和AS 编程的操作步骤。对于这两种方式,DE2-115 开发板均通过USB

电缆连接到PC 主机。通过这种连接,主机将开发板当做一个Altera USB-Blaster

设备。在主机上安装USB-Blaster 驱动的步骤在说明书“Getting Started with Altera’s DE2-115 Board”(tut_initialDE2-115.pdf)中有详细描述。这份说明书可以在DE2-115 的系统光盘中找到。

(3)使用JTAG 模式配置FPGA

给出了JTAG 编程模式的设定信息。执行以下步骤,以将配置数据下载到Cyclone IV E FPGA:

??确保DE2-115 已经正确连接好电源

??将RUN/PROG 拨动开关(SW19)放置在RUN 位置

??将附带的USB 电缆连接到DE2-115 开发板的USB-Blaster 电路上。

??现在可以通过Quartus II 编程器选择合适的以.sof 为扩展名的配置数据来配置DE2-115 的FPGA 芯片了

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(4)使用AS 模式配置EPCS64 芯片

图 4-5 给出了AS 配置模式的设定。执行以下步骤,以将配置数据下载到EPCS64 芯片:

??确保DE2-115 已经连接好电源

??连接附带的USB 电缆到DE2-115 的USB-Blaster 接口 ??将RUN/PROG 拨动开关(SW19)放置在PROG 位置

??现在可以通过Quartus II 编程器通过选择以.pof 位扩展名的配置文件来编程EPCS64 器件了 ??编程结束后,将RUN/PROG 开关拨回RUN 位置,关闭然后打开DE2-115 的电源开关。

通过这次重启,FPGA 将从EPCS64 器件读取新的配置数据

(5)拨动开关与按钮开关的使用

DE2-115 提供了四个按钮开关,如图4-6所示。每个按钮开关都通过一个施密特触发器进行了去抖动处理,如图4-7所示。四个施密特触发器的输出信号,分别为KEY0,KEY1,KEY2,KEY3,直接连接到了Cyclone IV E FPGA。当按钮没有被按下的时候,它的输出是高电平,按下去则给出一个低电平。得益于去抖动电路,这些按钮开关适合用来给内部电路提供(模拟的)时钟或者复位信号。

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