【文章內(nèi)容簡介】 址模塊電路圖將接收的數(shù)據(jù)串轉(zhuǎn)并成為地址尋址信號，用以對我們自建的ROM123里面的數(shù)據(jù)進(jìn)行尋址讀數(shù)，adress[7..0]后面即接的是ROM123的adress[7..0]。其RTL原理圖和模塊圖如下：時序仿真圖如下：可見只要我們給與data一個“11”的啟動值，尋址模塊遍可以不停滴連續(xù)從0到255尋址繼而讀數(shù)，仿真效果很理想。 數(shù)據(jù)接收模塊目的在于把接收到的數(shù)據(jù)通過鎖存后轉(zhuǎn)換成可以輸給譯碼電路譯碼顯示。其RTL原理圖和模塊圖如下：時序仿真圖如下：可見在時鐘和rdsig、idle有效的情況下數(shù)據(jù)能正確轉(zhuǎn)換到datadout，后面續(xù)借顯示部分的電路即可以顯示出十六進(jìn)制的數(shù)值。 數(shù)據(jù)發(fā)送模塊電路圖將接收到來自ROM123的數(shù)據(jù)通過該電路發(fā)送給PC機端，并在FPGA上顯示啟動位和停止位。其RTL原理圖和模塊圖如下：時序仿真圖如下：可見在時鐘到來，idle、wrsig有效的情況下，通過該電路可以將收到的數(shù)據(jù)輸出。 LED顯示模塊時序仿真圖如下：可見對于給與的任意一個十六進(jìn)制的數(shù)據(jù)，都能正確通過譯碼電路到LED部分顯示，效果明顯。 ROM數(shù)據(jù)存儲模塊，依次選擇FILE224。NEW224。Memory Initialize File，從0到255一次存入256個數(shù)據(jù)。在頂層圖中雙擊新建ROM模塊，設(shè)置數(shù)據(jù)寬度為8bit,256words，即生成如圖所示的模塊圖。四 原理圖設(shè)計及仿真分析RTL級電路圖仿真波形見上圖：由圖可見給rx一個“1”，輸出tx也為“1”， 故仿真結(jié)果正確。五 硬件實驗結(jié)果 如上圖所示為硬件調(diào)試時，通過串口小助手發(fā)送啟動數(shù)據(jù)“11”時，PC端的顯示結(jié)果，即當(dāng)PC端發(fā)出“11”，啟動adress1中對應(yīng)指令，使地址自加1，依次每隔1秒讀出對應(yīng)地址所存的256個數(shù)據(jù)，并顯示在串口小助手的接收窗口，與此同時，F(xiàn)PGA的LED部分顯示“11”。當(dāng)256個數(shù)據(jù)完全讀出后，如果不改變手動端發(fā)送的數(shù)據(jù)“11”，則這256個數(shù)據(jù)將循環(huán)發(fā)送并顯示在串口小助手接收窗口；若改變命令值，使其為除“11”之外的有效數(shù)據(jù)，則接收窗口將顯示手動輸入的那個值，并且這個值將同時顯示在FPGA端的LED上。六 總結(jié) 這次課程設(shè)計對我們來說是考驗，但是有考驗才有收獲。從開始的分組，選課題，做課題，到實驗結(jié)束，其中的種種讓我們學(xué)習(xí)到了很多?！　∧玫秸n題時，老師對其中的某些概念原理做了講解，可我們對其中具體的細(xì)部原理仍然不是很明白。實驗開始的時候，我們每個人都查找了關(guān)于該課題的資料，了解了課題的原理，不懂得地方請教了同學(xué)和老師，清楚了實驗要實現(xiàn)的功能。經(jīng)過了查資料這一環(huán)節(jié)，我們發(fā)現(xiàn)數(shù)電實驗書中有和課題類似的例子，所以我們參考了書上的程序，根據(jù)實驗要求進(jìn)行了修改，嘗試去實現(xiàn)我們想要的功能。初始的電路設(shè)計方案包含了分頻模塊、地址模塊、rom模塊、SCI模塊和led顯示模塊。大概的思路是通過恰當(dāng)?shù)姆诸l得到要求的波特率，使用時鐘觸發(fā)，通過地址的改變使rom發(fā)送數(shù)據(jù)，SCI模塊串并轉(zhuǎn)換、并串轉(zhuǎn)換（借助狀態(tài)機）后分別由串口小助手接收、led進(jìn)行顯示。但是我們并沒有得到想要的結(jié)果，硬件下載后實驗板沒有顯示。我們發(fā)現(xiàn)書上提供的方案與實際的硬件條件在很多方面都不一樣，于是我們修改了顯示模塊的程序，使它符合實驗室提供的實驗板。修改后，實驗板經(jīng)硬件下載能顯示初始值00，串口發(fā)送數(shù)據(jù)后仍然沒有實現(xiàn)接收功能。經(jīng)過老師的耐心講解，我們發(fā)現(xiàn)我們對波特率的理解有誤，實驗需要的是16倍波特率的信號，我們改動了分頻模塊的程序，先50分頻后再6分頻，使其接近9600波特率。但是實驗結(jié)果并不正確，串口小助手能自行將接收到的數(shù)據(jù)不斷顯示，不隨其發(fā)送的信號觸發(fā)，且發(fā)送的數(shù)據(jù)單一，并不是最終希望得到的數(shù)據(jù)。詢問老師后得知，出現(xiàn)此現(xiàn)象是由于系統(tǒng)內(nèi)部對于起始位的識別有偏差，將錯誤的數(shù)據(jù)位定義為起始位后，將其后的數(shù)據(jù)不斷發(fā)送給串口導(dǎo)致的。但是我們多次檢查SCI部分的程序，并沒有發(fā)現(xiàn)問題。老師提示我們可能書本上的模塊與實際硬件的協(xié)議不同，于是我們把SCI模塊換成uart，其中一個uart用于接收數(shù)據(jù)，另一個用于發(fā)送。調(diào)試時沒有添加rom模塊，是想看更換之后的兩個uart能否接收數(shù)據(jù)并且將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送出來。硬件下載成功，串口小助手發(fā)送數(shù)據(jù)后能夠接收，并且led燈能把發(fā)送的數(shù)據(jù)顯示出來，但是顯示的數(shù)據(jù)與存儲的數(shù)據(jù)總有一定的差值，說明采樣并不準(zhǔn)確。于是我們將之前的300分頻換成了325分頻，顯示正確。實驗做到這一步才發(fā)現(xiàn)實際的電路與參考書上的電路其實很不一樣，幾乎每一個模塊我們都進(jìn)行了更換與修改，這也就解釋了實驗前幾天用參考書上的程序無法調(diào)試出正確結(jié)果的原因。在實驗中，具體模塊仍然要具體分析，我們應(yīng)該根據(jù)實際情況作出相應(yīng)的改動，書本只能為我們提供思路，對實驗的過程作出引導(dǎo)，具體模塊的設(shè)計和程序的編寫仍然要自己不斷摸索分析才能得出。接收及顯示成功后請老師檢查，才得知我們對于實驗要求的理解也有偏差。接收以及顯示只是基本功能，我們的設(shè)計需要串口小助手給出信號后，硬件將其顯示出來，此時rom開始發(fā)送數(shù)據(jù)，串口小助手將rom發(fā)送的數(shù)據(jù)全部接收到。之前的rom模塊是通過計數(shù)來改變地址，給出一個時鐘信號后只能把相應(yīng)地址里存的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，即add=t，并且256個數(shù)據(jù)是順序存放的。了解了最終實現(xiàn)的功能后，我們把串口輸入的數(shù)據(jù)也作為地址模塊的輸入之一，賦給其相應(yīng)的“開始送數(shù)”的信號后（實驗中為11H），地址模塊才開始將地址自加，將rom里面的數(shù)據(jù)全部發(fā)送。修改過后，實驗所要求的大部分功能都已實現(xiàn)。當(dāng)時鐘上升沿到來的時候在PC機端接收來自串口調(diào)試助手的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)與PC機的通信；在 FPGA 端，發(fā)送的數(shù)據(jù)來自于串口小助手串轉(zhuǎn)并后的數(shù)據(jù)，并將該值給地址模塊，利用地址尋址得到對應(yīng)于ROM內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)，ROM內(nèi)的數(shù)據(jù)量為256。編程設(shè)置ROM內(nèi)的地址自增啟動信號為“11”。即當(dāng)小助手發(fā)送“11”的時候?qū)觓dress1模塊尋址讀數(shù)，并將“11”顯示在選中的數(shù)碼管上。由于對于波特率的理解有誤，數(shù)據(jù)的顯示很慢，一秒顯示一個，不滿足波特率的要求。且串口發(fā)送11H時，接收畫面會不斷顯示00H。終止信號未能實現(xiàn)。我們的設(shè)計最終實現(xiàn)的功能并不完善。在課下我們自己對頂層圖進(jìn)行了進(jìn)一步的修改，將325分頻的部分直接連至地址模塊，使其實現(xiàn)波特率的要求，對地址模塊增加一個與門，使其收到串口輸入的信號后才將地址自加，使rom里的數(shù)據(jù)輸出。通過本次試驗，我們了解到，課程設(shè)計還是要靠自己勤動腦多動手多嘗試。尤其是程序的調(diào)試過程，可能會出現(xiàn)各種各樣的問題。有時程序與硬件不匹配，檢查程序并沒有錯誤，但是硬件始終沒有顯示。有時分頻不太準(zhǔn)確，差了一點就得不到正確的結(jié)果。有時會出現(xiàn)管腳分配錯誤，導(dǎo)致硬件無反應(yīng)。有時實驗板有損壞，數(shù)碼管一直不顯示。有時下載的串口小助手本身有一些問題，無法發(fā)送接收數(shù)據(jù)。這種種的問題都需要在實際過程中一步步調(diào)試，發(fā)現(xiàn)，排除。雖然我們這次的設(shè)計內(nèi)容并不是很復(fù)雜，但是我們覺得設(shè)計的過程相當(dāng)重要，并且在這個過程中我們學(xué)到了很多，收獲了很多。通過本次實驗，讓我們更加靈活的運用VHDL編程實現(xiàn)各種功能，對于仿真和Signaltap的使用更加熟練，硬件方面也更加熟悉其結(jié)構(gòu)，了解管腳，知道怎樣編寫程序能使其達(dá)到想要的效果。由于我們組的課題是異步串行接口電路的通信系統(tǒng)設(shè)計，我們對于異步串行電路的協(xié)議，如何實現(xiàn)串口的發(fā)送接收、如何在rom中存儲數(shù)據(jù)并讓其發(fā)送以及串口小助手的使用都更加熟悉了。課程設(shè)計反映的是從理論到實際應(yīng)用的過程，在實驗過程中鍛煉了我們發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，同時對我們實際操作及動手能力的提高提供了很大幫助。七、參考文獻(xiàn)[1] 潘松，黃繼業(yè) EDA技術(shù)使用教程 科學(xué)出版社 [2] 何偉 現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)實驗及設(shè)計 重慶大學(xué)出版社 [3] 李素梅 基于FPGA的ROM設(shè)計問題 [期刊論文]信息技術(shù) 2010（3）:8793[4] 劉進(jìn)海，劉志博，馬力 基于RS 232 異步串行通信接口通用通信協(xié)議的設(shè)計與實現(xiàn) [期刊論文]現(xiàn)代電子技術(shù) 1998（7）：810[5] 劉蘭石，郭建英，王長清 異步串行通信接口電路的VHDL語言設(shè)計 新鄉(xiāng)師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報 （5）：3032[6] Liakot Ali，Roslina Sidek，Ishak Aris，Alauddin Mohd. 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