EDA365欢迎您登录！
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
实验目的:1.学习系统模块化设计技巧并学会用Visio的基本使用 2.以模块化设计为基础利用已编写的串口收发模块、按键模块以及RAM的IP模块来设计一个简易应用系统 ![]() # ]% R" a. Y5 q, T0 Q2 y+ B0 {5 L; A& D& m
实验原理： 为了实现通过串口发送数据到FPGA中，FPGA接收到数据后将数据存储在双口ram的一段连续空间中，当需要时，按下按键0，则FPGA将RAM中存储的数据通过串口发送出去。先进行功能划分：串口接收模块、按键消抖模块、RAM模块、串口发送模块以及控制模块。前几讲除了控制模块均已经详细介绍，得益于当时的设计这里就不用再次编写这些模块，可以直接在本工程下进行调用。 利用Visio画出系统的结构图，Visio的使用方法可以参看本节配套视频，此处不再详述。 ![]() - k* }3 c, w$ y; q- q5 x
图13-1 系统结构图 实验步骤： 以13_A讲建立的工程为基础，先将已编写好的模块设计文件添加进工程中，并新建一个以名为UART_DPRAM.v的设计文件保存在rtl下，并设置为顶层文件。 这样对照图13-1 用Top-Down的设计方式就可以先把顶层文件写出。结构图左边的端口为input类型，右边的为output类型，内部连线均为wire型。可以看出在进行一个系统设计时，良好的模块划分以及设计的重要性。然后例化各个模块，这里将波特率设置为9600bps。 ![]() ; h- `/ `& h, o2 C% A$ v
) W$ d$ o+ R2 r
现在编写本系统的控制模块CTRL.v，模块的接口可参照系统结构图写出。为了实现FPGA接收到数据后将数据存储在双口ram的一段连续空间中，这样就需要设计一个写地址自加的控制部分，且其控制信号为串口接收模块输出的Rx_Done信号。每来一个Rx_Done也就是每接收成功一字节数，地址数进行加一。 ![]()
1 ?: H( g$ U9 N# _7 E( K" Y* e6 a2 P$ p* l% \9 f- O6 X
- f- e$ r" `) Q% U ~" k
为了实现当按下按键0，FPGA将RAM中存储的数据通过串口发送出去，这样也就是实现一旦按键按下即启动连续读操作，再次按下即可暂停发送。 / ?: }% k7 |. i$ e, y, O- r& @
9 {- P' u% A' @* m8 N! i" B$ o
/ u( E' z5 U# P' J, t![]() ' H l g, X5 ~) E- B2 v3 t/ s: u2 p
( t$ O* R0 N% E2 R 在上一讲中仿真双端口RAM时发现其输出延迟两个系统时钟周期。这样为了保证数据变化稳定之后才进行数据输出，将驱动Send_en的信号接两级寄存器进行延迟两拍。当按键按下后启动一次发送，然后判断上一字节是否发送结束，是则进行下一字节发送否则不进行下一次发送。 ![]() " n, l3 C9 K6 s! {
2 M' Z* ?1 Z, `7 R
编译无误后，可以在RTL viewer中查到如图13-2所示的顶层结构图，可与实验之初设计的系统结构图进行对比。 ![]() ' s% R% b) e# s
图13-2 系统顶层RTL viewer 为了测试仿真编写测试激励文件，这里由于使用了按键消抖模块，因此须将创建的key_modle.v仿真模型加入到工程中。新建UART_DPRAM_tb.v文件除了例化各模块，其激励文件可以直接复制串口发送模块的测试激励文件。再次进行分析和综合直至没有错误以及警告，保存到testbench文件夹下。 这里需将按键的仿真模型加仿真脚本后进行功能仿真可以看到如图13-4所示的波形文件。每当写入地址加一时数据均可以有效的写入，按键按下后每当一次输出结束后读地址也进行加一，实现数据输出。 ![]()
& ?1 [# i1 j: E7 \图13-3 仿真脚本中加入按键仿真模型 ![]()
5 y! _: F0 ~+ P3 T5 \5 b图13-4 功能仿真波形文件 放大波形文件的发送部分，如图13-5所示。可看出在第一次给出写使能信号后，将数据aa写入地址0，写入成功后写入地址再加一。tx_data之所以会在没有Send_en时数据会更新，是因为读取地址在复位时地址给的为0，在成功写入数据aa后，自然就会显示更新，但是Rs232_Tx不会有数据更新。延迟两个系统时钟周期是因为RAM IP本身的性质。可以放大后面数据写入的过程，tx_data的值并不会更新。
/ ~4 L, L& \& d' d8 S![]() - o% }9 P. t) a9 x" G8 _$ S
图13-5 数据接收及写入部分波形 放大波形文件的发送部分，如图13-6所示。可看出湖每当Send_en有效后均会进行一字节数据的发送。传输完激励中的四个数据后即输出0，这是由于这里将RAM定为256宽度，只用的前四个，没有用到的数据即全为0。且可以看出Send_en与数据发送严格对齐，与设计预期相符。 ![]()
8 p! |( ?) }- [ ~( x图13-6-1 数据读取及发送部分波形 ![]()
* h; E# n: Z& N1 l图13-6-2数据读取及发送部分波形 分配引脚后进行全编译无误后，下载进开发板后，打开串口助手依次输入11、22、aa、dd、34、67。按下按键key0后即可看见数据源源不断的发送，再次按下可停止。且可以计算得每一个循环的数据宽度均为256个，与设计的RAM宽度相符合。 ![]()
* Q! l* c9 s* a( V* k# W图13-7 串口助手接收数据显示 现在即使按下复位再次发送68、76、ff可以看出，RAM中已有的数据并不会消除，只是会加入新的数据。且一个循环数据间隔也是256。 ![]()
* g/ M$ c2 e4 [: X( |0 J: s图13-8 串口助手接收数据显示 这样即完成了一个简易系统的模块化设计，并且学习了Visio的基本使用。
9 f+ o, P: g f* m) P3 j! }& [& W, O5 j7 E" g
1 z% a" `$ C7 q$ z) Q; O5 O/ V小梅哥 芯航线电子工作室
3 W' Y9 ]5 Y( Q8 E. k/ c6 [* g5 ?
% b- y" B9 {1 M+ J* j6 Y7 s5 d | 
/1 
发表于 2019-4-1 07:00
收藏
淘帖
支持！
反对！