SOPC课程设计实验报告
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SOPC课程设计实验报告基于SOPC的警示灯设计
2013电子信息工程3班
李婕20134557
罗丹妮20134563
一、设计目的
1、熟悉掌握SOPC的基本流程
2、设计一个警示灯并满足基本要求
3、通过设计发现问题并解决
二、设计设备
1、硬件：PC机、SOPC-NIOS II EDA/SOPC系统开发平台
2、软件：QUARTUS II、SOPC Builder、NIOS II ID E
三、设计内容
•初始状态为红灯（LED2）熄灭，绿灯（LED1）点亮，数码管显示为0。
•当按键按下，红灯（LED2）闪烁，绿灯（LED1）熄灭，同时蜂鸣器响起，数码管开始倒计时9S，此状态持续时间为9s。
•9s后，恢复初始状态。
四、设计步骤
1、使用Quartus II建立一个工程文件和顶层文件；
2、使用SOPC Builder建立一个简单Nios II硬件系统
1）启动SOPC Builder
2）指定目标FPGA
3）添加NiosII内核及其他外设
A、添加NiosII、SRAM、JTAG-UART、Avalon总线的I P
核
B、添加一个2位的输入型PIO作为按键key
C、添加两个1位的输出型PIO作为 led1及led2的输出端口
D、添加一个1位的输出型PIO作为蜂鸣器的输入端口A
E、添加一个3位的输出型PIO作为数码管的位选sel
F、添加一个8位的输出型PIO作为数码管的段选dat
4）指定基地址和中断优先级
5）设置NiosII复位和异常地址
6) 编译生成NiosII系统
SOPC Builder行程图如下：
3、在Quartus II中建立一个蜂鸣器
1）用VHDL语言编写蜂鸣器程序
2）编译成功后Creat symbol，生成Project sing
4、在Quartus II中编译Nios II硬件系统并生成配置文件
1）在Quartus II加入Nios II系统符号到顶层文件
2）给各端口加入输入输出引脚，并重命名
3）设置参数
4）编译顶层文件
5）分配管脚
6）再次编译
5、在Nios II IDE中建立C/C++工程，编写用户程序
6、编译用户程序
7、下载.SOF至FPGA,运行程序，观察结果
五、设计程序
蜂鸣器程序（VHDL）:
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY sing1 IS
PORT(
CLK:IN STD_LOGIC;
p:IN STD_LOGIC;
-- DIGIT:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);
SPEAKER:OUT STD_LOGIC);
END ENTITY;
ARCHITECTURE SONG OF sing1 IS
SIGNAL DRIVER,ORIGIN:STD_LOGIC_VECTOR(12 DOWNTO 0); SIGNAL COUNTER:INTEGER RANGE 0 TO 140;
SIGNAL COUNTER1:INTEGER RANGE 0 TO 3;
SIGNAL COUNTER2:INTEGER RANGE 1 TO 10000000; SIGNAL DIGIT :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); SIGNAL COUNT :STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); SIGNAL CARRIER,CLK_4MHZ,CLK_4HZ:STD_LOGIC;
BEGIN
PROCESS(CLK)
BEGIN
IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN
IF COUNTER1=1 THEN CLK_4MHZ<='1';
COUNTER1<=2;
ELSIF COUNTER1=3 THEN CLK_4MHZ<='0';
COUNTER1<=0;
ELSE COUNTER1<=COUNTER1+1;
END IF;
IF COUNTER2=5000000 THEN CLK_4HZ<='1';
COUNTER2<=5000001;
ELSIF COUNTER2=10000000 THEN CLK_4HZ<='0';
COUNTER2<=1;
ELSE COUNTER2<=COUNTER2+1;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
PROCESS(CLK_4MHZ)
BEGIN
IF CLK_4MHZ'EVENT AND CLK_4MHZ='1' THEN IF DRIVER="1111111111111"THEN
CARRIER<='1';
DRIVER<=ORIGIN;
ELSE
DRIVER<=DRIVER+1;
CARRIER<='0';
END IF;
END IF;
END PROCESS;
PROCESS(CARRIER)