華科電信并行IO接口走馬燈實驗報告

1、電子信息與通信學院實驗報告實驗名稱：微機原理實驗課程名稱：并行IO接口設計班級： 姓名：學號：教師：實驗目的掌握GPIO IP核的工作原理和使用方法掌握中斷控制方式的IO接口設計原理掌握中斷程序設計方法掌握IO接口程序控制方法-查詢方式-延時方式實驗任務寫一個Led走馬燈輸出的程序，并下載到FPGA板子上，用延時、中斷兩種方式實現(xiàn)。實驗原理硬件實現(xiàn)框圖 如圖所示：硬件實現(xiàn)步驟使用XPS創(chuàng)建一個基于AXI總線的最小計算機系統(tǒng)。File New BSB Project，如圖：修改時鐘設置：將時鐘產(chǎn)生器的時鐘輸入信號進行修改，修改為單一時鐘源。修改后的結(jié)果如圖：添加GPIO IP核，設置LEDs_8

2、Bits配置：在IP Catalog標簽中，雙擊下面圖標創(chuàng)建GPIO IP核：添加GPIO IP核后，將名字改為LED_16Bits，如圖：更改LED_16Bits配置窗口的屬性，如圖：添加AXI Interrupt Controller IP核：在IP Catalog標簽中，雙擊下面圖標創(chuàng)建INTC IP核：添加axi_intc_0的中斷源，如圖：將microblaze_0實例的INTERRUPT引腳選擇axi_intc_0_INTERRUPT，如圖：產(chǎn)生外部GPIO連接：選中LEDs_16Bits中的GPIO_IO_O，選擇make external，生成外部連接端口；選中GPIO_IO，

3、設置為“No connection”，取消其外部連接端口。結(jié)果如圖：在ports標簽下，展開External Ports項，可看到LEDs_16Bits生成的LEDs_16Bits_GPIO_IO_PIN端口，如圖：添加timer IP核：選擇如圖的IP核并雙擊，添加到工程：中斷信號的連接結(jié)果如圖所示：配置UCF文件：在UCF文件中修改如下所示配置，配置LED連接電路約束：NET CLK TNM_NET = sys_clk_pin;TIMESPEC TS_sys_clk_pin = PERIOD sys_clk_pin 100000 kHz;NET CLK LOC = E3 | IOSTAND

4、ARD = LVCMOS33;NET RESET LOC = E16 | IOSTANDARD = LVCMOS33;NET RsRx LOC = C4 | IOSTANDARD = LVCMOS33;NET RsTx LOC = D4 | IOSTANDARD = LVCMOS33;NET LEDs_16Bits_GPIO_IO_pin LOC = T8 | IOSTANDARD = LVCMOS33;NET LEDs_16Bits_GPIO_IO_pin LOC = V9 | IOSTANDARD = LVCMOS33;NET LEDs_16Bits_GPIO_IO_pin LOC = R

5、8 | IOSTANDARD = LVCMOS33;NET LEDs_16Bits_GPIO_IO_pin LOC = T6 | IOSTANDARD = LVCMOS33;NET LEDs_16Bits_GPIO_IO_pin LOC = T5 | IOSTANDARD = LVCMOS33;NET LEDs_16Bits_GPIO_IO_pin LOC = T4 | IOSTANDARD = LVCMOS33;NET LEDs_16Bits_GPIO_IO_pin LOC = U7 | IOSTANDARD = LVCMOS33;NET LEDs_16Bits_GPIO_IO_pin LO

6、C = U6 | IOSTANDARD = LVCMOS33;NET LEDs_16Bits_GPIO_IO_pin LOC = V4 | IOSTANDARD = LVCMOS33;NET LEDs_16Bits_GPIO_IO_pin LOC = U3 | IOSTANDARD = LVCMOS33;NET LEDs_16Bits_GPIO_IO_pin LOC = V1 | IOSTANDARD = LVCMOS33;NET LEDs_16Bits_GPIO_IO_pin LOC = R1 | IOSTANDARD = LVCMOS33;NET LEDs_16Bits_GPIO_IO_p

7、in LOC = P5 | IOSTANDARD = LVCMOS33;NET LEDs_16Bits_GPIO_IO_pin LOC = U1 | IOSTANDARD = LVCMOS33;NET LEDs_16Bits_GPIO_IO_pin LOC = R2 | IOSTANDARD = LVCMOS33;NET LEDs_16Bits_GPIO_IO_pin LOC = P2 | IOSTANDARD = LVCMOS33;創(chuàng)建工程過程完成后，在主界面下選擇Hardware-Generate Netlist;在主界面下選擇Hardware-Generate Bitstream;單擊G

8、raphical Design View，可以看到系統(tǒng)的連接圖，如下：軟件設計1.中斷方式實現(xiàn)走馬燈用戶應用程序的設計包括定時器配置、啟動中斷系統(tǒng)、設計中斷服務程序。中斷服務程序：要求每產(chǎn)生一次中斷l(xiāng)ed燈亮的位置向高位移動1位。完整的程序代碼如下，其中：main為主程序，timerCounterHandler為中斷服務程序。該程序設置定時器初始值為0 x5f5e100，表示計數(shù)100M個時鐘脈沖，由于時鐘為100MHz，因此1秒鐘產(chǎn)生一次中斷。設置定時器的工作方式為允許中斷、自動裝載、減計數(shù)模式。程序流程圖：（2）源代碼：#include xparameters.h#include xtmr

9、ctr.h#include xintc.h#include xil_exception.h#define TMRCTR_DEVICE_ID XPAR_TMRCTR_0_DEVICE_ID#define TMRCTR_INTERRUPT_ID XPAR_INTC_0_TMRCTR_0_VEC_ID#define INTC_DEVICE_ID XPAR_INTC_0_DEVICE_ID#define TIMER_CNTR_0 0#define RESET_VALUE 0X5F5E100void TimerCounterHandler(void *CallBackRef, u8 TmrCtrNumb

10、er);XIntc InterruptController;XTmrCtr TimerCounterInst;u32 LedBits;int main(void) int Status;LedBits = 0;Xil_Out32(XPAR_LEDS_16BITS_BASEADDR+0 x04,0 x0);Status = XTmrCtr_Initialize(&TimerCounterInst, TMRCTR_DEVICE_ID);XIntc_Initialize(&InterruptController, INTC_DEVICE_ID);XIntc_Connect(&InterruptCon

11、troller,INTC_DEVICE_ID,(XInterruptHandler)XTmrCtr_InterruptHandler,(void *)&TimerCounterInst);XIntc_Start(&InterruptController, XIN_REAL_MODE);XIntc_Enable(&InterruptController, TMRCTR_INTERRUPT_ID);microblaze_register_handler(XInterruptHandler)XIntc_InterruptHandler,&InterruptController);microblaze

12、_enable_interrupts();XTmrCtr_SetHandler(&TimerCounterInst, TimerCounterHandler, &TimerCounterInst);XTmrCtr_SetOptions(&TimerCounterInst, TIMER_CNTR_0,XTC_INT_MODE_OPTION | XTC_AUTO_RELOAD_OPTION | XTC_DOWN_COUNT_OPTION);XTmrCtr_SetResetValue(&TimerCounterInst, TIMER_CNTR_0, RESET_VALUE);XTmrCtr_Star

13、t(&TimerCounterInst, TIMER_CNTR_0);while(1);return XST_SUCCESS;void TimerCounterHandler(void *CallBackRef, u8 TmrCtrNumber) Xil_Out32(XPAR_LEDS_16BITS_BASEADDR, 1LedBits );/產(chǎn)生中斷時，輸出LED顯示值LedBits +;/修改顯示位置，指向下一個LED燈if(LedBits=16) /由于只有16位LED燈，因此位置不能16，繼續(xù)從bit0開始循環(huán)LedBits=0;2延時方式實現(xiàn)走馬燈延時方式的程序，沒有中斷和計時器部分，通過for循環(huán)來達到延時的目的。程序流程圖（2）源代碼如下：#include xparameters.h#include xil_io.hint main()u32 Led_16Bits = 0 x0001;int i, j;Xil_Out32(XPAR_LEDS_16BITS_BASEADDR+0 x4, 0 x0);while(1) for(i=0;i16;i+) Xil_Out32(XPAR_LEDS_16BITS_BASEAD