ProASIC3实验文档-周立功（全）.pdf

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广州周立功单片机发展有限公司 Tel：(020)38730976 38730977 Fax：38730925 http://www.zlgmcu.com 目录 1.2 1.3 1.4 1.1 第 1 章 ProASIC3 实验例程 ........................................................................................ 1 DualPort RAM 实验 ..................................................................................................... 1 1.1.1 实验目的 ........................................................................................................... 1 1.1.2 实验设备 ........................................................................................................... 1 1.1.3 实验内容 ........................................................................................................... 1 1.1.4 实验步骤 ........................................................................................................... 1 1.1.5 实验测试与结果 ............................................................................................. 10 FlashROM 实验 .......................................................................................................... 12 1.2.1 实验目的 ......................................................................................................... 12 1.2.2 实验设备 ......................................................................................................... 12 1.2.3 实验内容 ......................................................................................................... 12 1.2.4 实验步骤 ......................................................................................................... 12 1.2.5 实验下载及测试 ............................................................................................. 27 LED 实验 .................................................................................................................... 30 1.3.1 实验目的 ......................................................................................................... 30 1.3.2 实验设备 ......................................................................................................... 30 1.3.3 实验原理 ......................................................................................................... 30 1.3.4 实验步骤 ......................................................................................................... 31 1.3.5 实验测试与结果 ............................................................................................. 41 Static PLL 实验 .......................................................................................................... 42 1.4.1 实验目的 ......................................................................................................... 42 1.4.2 实验设备 ......................................................................................................... 42 1.4.3 实验内容 ......................................................................................................... 42 1.4.4 实验步骤 ......................................................................................................... 42 1.4.5 实验测试与结果 ............................................................................................. 50 Two Port RAM 实验 ................................................................................................... 51 1.5.1 实验目的 ......................................................................................................... 51 1.5.2 实验设备 ......................................................................................................... 51 1.5.3 实验内容 ......................................................................................................... 51 1.5.4 实验步骤 ......................................................................................................... 51 1.5.5 实验测试及结果 ............................................................................................. 60 UART 实验 ................................................................................................................. 62 1.6.1 实验目的 ......................................................................................................... 62 1.6.2 实验设备 ......................................................................................................... 62 1.6.3 实验原理 ......................................................................................................... 62 1.6.4 实验步骤 ......................................................................................................... 65 1.6.5 实验测试与结果 ............................................................................................. 76 1.7 带存储器的 Soft FIFO 的实验 .................................................................................. 78 1.7.1 实验目的 ......................................................................................................... 78 1.7.2 实验设备 ......................................................................................................... 78 1.7.3 实验内容 ......................................................................................................... 78 1.7.4 实验步骤 ......................................................................................................... 78 1.5 1.6 i

广州周立功单片机发展有限公司 Tel：(020)38730976 38730977 Fax：38730925 http://www.zlgmcu.com 1.10 1.7.5 实验测试与结果 ............................................................................................. 86 1.8 蜂鸣器实验 ................................................................................................................. 88 1.8.1 实验目的 ......................................................................................................... 88 1.8.2 实验设备 ......................................................................................................... 88 1.8.3 实验原理 ......................................................................................................... 88 1.8.4 实验步骤 ......................................................................................................... 90 1.8.5 实验测试与结果 ........................................................................................... 100 1.9 恒定系数乘法实验 ................................................................................................... 101 1.9.1 实验目的 ....................................................................................................... 101 1.9.2 实验设备 ....................................................................................................... 101 1.9.3 实验内容 ....................................................................................................... 101 1.9.4 实验步骤 ....................................................................................................... 101 1.9.5 实验测试与结果 ........................................................................................... 111 数码管实验 ........................................................................................................... 112 1.10.1 实验目的 ....................................................................................................... 112 1.10.2 实验设备 ....................................................................................................... 112 1.10.3 实验原理 ....................................................................................................... 112 1.10.4 实验步骤 ....................................................................................................... 114 1.10.5 实验测试与结果 ........................................................................................... 127 1.11 同步 FIFO 实验 ........................................................................................................ 128 1.11.1 实验目的 ....................................................................................................... 128 1.11.2 实验设备 ....................................................................................................... 128 1.11.3 实验内容 ....................................................................................................... 128 1.11.4 实验步骤 ....................................................................................................... 128 1.11.5 实验测试与结果 ........................................................................................... 136 动态 CCC 实验 ..................................................................................................... 137 1.12.1 实验目的 ....................................................................................................... 137 1.12.2 实验设备 ....................................................................................................... 138 1.12.3 实验内容 ....................................................................................................... 138 1.12.4 实验步骤 ....................................................................................................... 139 1.12.5 实验测试与结果 ........................................................................................... 150 1.12 ii

广州周立功单片机发展有限公司 Tel：(020)38730976 38730977 Fax：38730925 http://www.zlgmcu.com 第1章 ProASIC3 实验例程 1.1 DualPort RAM 实验 1.1.1 实验目的如何使用 SmartGen 创建 Dual Port RAM 模块；如何添加 SmartGen 元件到一个工程设计里；如何使用串口对 FPGA 上的 RAM 进行初始化；如何利用串口调试程序，读取 RAM 里面的内容，并验证数据的正确性。 1.1.2 实验设备硬件：PC 机，ProASIC3 StartKit 开发板一套，Flash Byte 下载器一个软件：Libero V8.3 1.1.3 实验内容本实验的顶层结构如图 1.1 所示。用 SmartGen 生成一个 2k×8 大小的 Dual Port RAM，并通过串口发送数据初始化 RAM。然后，再通过串口返回到上位机的串口调试程序显示，确认数据是正确的。整个工程由串口发送模块、接收模块、RAM 读写控制模块及 Dual Port RAM 这四个模块构成。图 1.1 设计的顶层模块图 1.1.4 实验步骤 1．解压源文件并在 Libero 中建立工程将 DP_RAM_lab.zip 压缩包中的源文件解压到你电脑上的 C:\Actel_lab 处（文件夹 Actel_lab 可自行建立）。HDL 源文件在压缩包里面。 (1) 打开 Libero 8.3 并创建一个新的工程。在新工程对话框中输入下面所列出的工程文件名称、工程存放路径、选择语言类型到相应的对话框中，然后点击“Next”。 Project Name: Project location: C:\Actel_lab\DP_RAM_lab Preferred HDL Type: Verilog DP_RAM 1

广州周立功单片机发展有限公司 Tel：(020)38730976 38730977 Fax：38730925 http://www.zlgmcu.com 图 1.2 工程文件基本设置图 (2) 输入以下内容到对话框中，然后点击“Next”。 Family: Die: Package: ProASIC3 A3P250 208 PQFP 图 1.3 选择芯片系列型号 (3) 选择“Next”，接受默认的工具选项。 2

广州周立功单片机发展有限公司 Tel：(020)38730976 38730977 Fax：38730925 http://www.zlgmcu.com 图 1.4 工具选择 (4) 从 Add Files 对话框中，点击 Add，将 C:\Actel_lab\DP_RAM_lab 目录下的源文件 rec.v、writeram.v、top.v 和 send.v 导入，然后点击 Finish。图 1.5 添加 HDL 文件 (5) 源文件将出现在 Libero 窗口的最左边的垂直文件树栏中，如图 1.6 所示。图 1.6 文件树 2．用 SmartGen 创建 2k×8 大小的 RAM 在这一步骤当中，你可以使用 SmartGen 创建 2k×8 大小的 Dual Port RAM 模块。 (1) 在 Libero 8.0 窗口中，点击 IP 目录（Catalog）窗口中的 RAM。如图 1.7 所示。 3

广州周立功单片机发展有限公司 Tel：(020)38730976 38730977 Fax：38730925 http://www.zlgmcu.com 图 1.7 IP Catalog (2) 然后双击 Dual Port RAM，在弹出的 Dual Port RAM 对话框中，将 Dual Port RAM 的读写深度都设置为 2048，读写宽度为 8。选择非流水线数据输出，取消复位信号 RESET，如图 1.8 所示。设置完成后，点击 Generate。图 1.8 Two Port RAM 对话框 (3) 点击 Generate。在生成 Core 的对话框中输入以下信息，然后点击 OK。 Core name： RAM2k8 （注意区分字母的大小写） (4) 点击 Close 按钮，关闭生成 Core 的对话框。 4

广州周立功单片机发展有限公司 Tel：(020)38730976 38730977 Fax：38730925 http://www.zlgmcu.com (5) 完成上述操作之后，RAM2k8 源文件和 SmartGen 宏将出现在 Libero 窗口中，如图 1.9 所示。这表明，RAM 已成功生成。图 1.9 源文件和 Core 在 Libero 树型栏和文件栏中双击打开 RAM2k8.v 文件，从程序中可以看到，2k×8 的 RAM 是通过 RAM4K×9 的 RAM 块例化而成的。因为在 ProASIC3/E 系列中，SRAM 是由 4,608 bits 的 RAM 块组成的。在 SmartDesign，只有两种 RAM 核(RAM4K9 and RAM512X18) 和一种 FIFO 核 (FIFO4K18) 被用于所有的存储器配置当中。双端口的 RAM 使用 RAM4K9 核，两个端口的 RAM 可以使用 RAM4K9 和 RAM512×18 的核。当选择好最高效的纵横比之后，那么软件就自动的层叠 RAM 块以创建更大的宽度和深度。SmartDesign 也支持生成有不同的读写纵横比的存储器。 RAM4K9 可以通过 WIDTHA 和 WIDTHB 这两个信号确定相应的位数页数比（aspect ratio），如表 1.1 所示。表 1.1 WIDTHA[1:0]允许的位数页数比设置表 WIDTHA1, WIDTHA0 WIDTHB1, WIDTHB0 00 01 10 11 00 01 10 11 D×W 4k×1 2k×2 1k×4 512×9 注：位数页数比设置是一个常量，不能在运行过程中更改。在 RAM2k8.v 源程序中，可以看到对 WIDTHA1, WIDTHA0 和 WIDTHB1, WIDTHB0 的配置都是 WIDTHA1=GND, WIDTHA0=VCC； WIDTHB1=GND, WIDTHB0=VCC。即用的配置比是 WIDTHA1, WIDTHA0 = 01，WIDTHB1, WIDTHB0 = 01；因此，例化的 RAM4K9 的深度宽度是 2k×2，所以要构成 2k×8 的双口 RAM，需要 4 块配置比为 2k×2 的 RAM4K9 层叠而成。从表 1.2 中也可以看出这一点。 5

广州周立功单片机发展有限公司 Tel：(020)38730976 38730977 Fax：38730925 http://www.zlgmcu.com 表 1.2 RAM 和 FIFO 存储模块配置 3．完成顶层描述在这一步中，你可以在顶层描述中例化在 SmartGen 软件中创建的 Dual Port RAM 模块，并将 Dual Port RAM 模块、RAM 控制模块、串口发送、接收模块连接成一个完整的系统。 (1) 在 Libero HDL 编辑窗口中打开 top.v。rec.v、和 send.v (2) 完成 rec.v 模块、send 模块、writeram.v、top.v 模块和 DPRAM 模块的端口连接，（提供的源程序已经连接好）。 (3) 保存 top.v 文件。使用 Libero HDL 的检查器检查，确认程序中没有错误。直接在 HDL 编辑窗口中，右键点击空白区域，在出现的快捷菜单中选择“Check HDL File”，即可对程序进行简单的检查，如图 1.10 所示。图 1.10 用 Libero HDL 工具对程序进行检查 (4) 纠正在 Libero 里的 Log Window 中出现错误，直到没有错误提示为止。 6

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