第三章 Alter DE2-115 开发板的应用

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重点内容:

①DE2-115开发板的布局及设计特性;

②启动DE2-115开发板预载程序的详细步骤;

③如何利用DE2-115控制面板控制开发板上外围设备;

④简介DE2-115开发板上外围设备的特性;

⑤DE2-115开发板应用实例的介绍与设置方式;

⑥阐述应用实例的顶层模块(Top module)所使用的主要子模块功能。


3-1DE2-115开发板的简介


DE2-115所有器件之间连接通过Cyclone IV E的 FPGA,因此用户可以通过配置FPGA来实现任意系统设计


3-2启动DE2-115开发板


可展示开发板功能,也可快速检测板子功能

步骤:

①连接好USB线,并安装好驱动;

②上电;

③把VGA显示器信号线连接好

④把喇叭或耳机连接的DE2-115开发板的音频输出口 line-out ,并调小音量

⑤开发板左侧RUN/PROG开关(SW19)切换到RUN位置

⑥按下DE2-115开发板红色按钮开关

带劲


3-3DE2-115控制面板


通过USB Blaster与电脑相连,从而控制电路的每个输入输出设备进行相应的动作控制

3-3-1 控制面板设定

可以启动FPGA控制面板

连接好后可以进行各种控制!例如对板子的LED的控制以及数码管的控制,开关的状态变化后会产生相应变化!

3-3-2控制面板基本器件的侦错控制

1设定发光二极管

2设定七段数码管

3设定字符型液晶屏

4即时监测滑动开关与按钮开关的状态

3-3-3 控制面板存储器的读/写控制

三种模式

1.随机存取模式

2.写入文件模式

3.读取成文件模式

3-3-4 控制面板应用接口的监测控制

1.监测USB设备的状态;

2.监测PS/2鼠标的状态;

3.监测SD卡的状态;

4.监测RS-232串行通信状态;

5.测试VGA显示功能;

6.测试IR接收器;

7.确认HSMC插槽信号的正确性;

3-4 DE2_115开发板的使用

3-4-1 烧录DE2-115开发板的Cyclone IV E FPGA

  1. JTAG烧录模式

    比特流直接烧录到Cyclone IV E FPGA 中

    保持电源开启,FPGA的配置即可维持,断电后会失去配置信息

    烧录步骤:

    ①确认DE2-115开发板上电;

    ②把左下方RUN/PROG的滑动开关拨到RUN;

    ③确认DE2-115开发板JP3引脚1和引脚2为短路,JTAG链路形成闭环,烧录程序侦测到开发板上的FPGA 芯片;

    ④以USB连接开发板上的USB-Blaster;

    ⑤利用Quartus II的Programmer,选择拓展名为.sof烧录到FPGA

  2. AS烧录模式

    (Active Serial)主动串行缩写,此芯片为非易失存储器断电不丢失

    烧录步骤:

    ①确认DE2-115上电;

    ②把左下方(SW19)开关拨到PROG位置;

    ③用USB连接线连接USB-Blaster;

    ④利用Quartus II的Programmer,选择拓展名为.pof的配置文件烧录EPCS64;

    ⑤烧录结束后,将SW19开关拨至RUN位置,接着电源关闭后打开,EPC64 芯片会载入FPGA芯片。

3-4-2基本器件的使用

  1. 按钮开关(史密特触发器Schmitt trigger实现去抖动功能);
  2. 滑动开关(18个滑动开关,无去抖功能,下拨低电平,上拨高电平);
  3. 发光二极管;
  4. 七段数码管(共阳极,输出低电平时亮,高电平时灭);
  5. 字符型液晶显示器;
  6. 时钟电路;

3-4-3扩充接口的使用

  1. GPIO:

    40支引脚的GPIO扩充接口,36支引脚可以使用,2支电源引脚(VCC5、VCC3P3)和两支接地脚(GND);
  2. HSMC:

    拓展外围接口设备
  3. 14-pin万用IO:

    7支可用,一支电源,六支接地脚

3-4-4存储器的使用

  1. SRAM :

    开发板上有2MB的SRAM,数据宽度16位,3.3V电源最大频率125MHz,可应用于高速影音媒体处理
  2. SDRAM:

    开发板上有两片64MB的SDRAM组成的128MB的SDRAM
  3. FLASH:

    非易失存储器,8MB数据宽度8位
  4. EEPROM:

    配合I2C控制器用来作为硬件版本、网卡MAC address 等等用户数据的寄存器
  5. SD卡:

    大容量外部存储,可自行开发SPI模式、4位或1位SD卡模式来存储SD卡的控制电路

3-4-5应用接口的使用

  1. USB接口:

    2.0 最难的部分在于设计软件驱动程序
  2. PS/2串行接口:

    设有标准的PS/2串行接口,用户可以插入PS/2 Y接转换缆线
  3. RS-232串行接口:

    9孔的DB9孔进行RS-232 通信
  4. VGA:

    DE2-115设有15支脚的VGA输出(D-SUB连接器)同时将数字的影像信号(红、蓝、绿)传给ADV7123,这是具有三个10位高速影像数模转换器的芯片,ADV7123将接受的数字影像信号转换成模拟影像信号,然后提供至VGA输出。
  5. 电视编码器:

    未提供电视编码器芯片,但通过FPGA与ADV7123配合可以实现电视编码器
  6. 电视译码器:

    设有模拟的ADV7180电视译码器芯片
  7. 音频编译码器:

    Wolfson公司的WM 8731音频编译码器,具有microphone——in接口、line-in接口和line-out接口
  8. IR接收器:

    DE2-115设有红外线遥控接收模块标准的38KHz载波频率
  9. 以太网 :

    Marvell公司的88E1111以太网物理层芯片

3-5DE2-115开发板应用实例

多媒体影音处理

3-5-1卡拉OK

主要子模块:

keytr

Clock_500

I2C

3-5-2 PS/2鼠标

1)从设备端发送数据至控制端

2)从控制端发送数据至设备端

3-5-3电视盒

连接DVD转换输出电视信号!

3-5-4音乐合成器

连接键盘及音频视频输出

3-5-5 录放音机

数据存储在SRAM中

3-5-6USB鼠标画笔

利用USB鼠标可以输入设备当做电子画笔使用

3-5-7DE2-115为USB设备

实现电脑主机与板子之间通信

3-5-8SD卡

扩展储存

3-5-9SD卡音乐播放器

读取SD卡中的音乐数据

3-5-10网络侍候器

Tcp/ip通信协议



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