5 Семестр / ЭИС3 2 лаб
.pdf
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра безопасности информационных систем (БИС)
ГИРОСКОП
Отчет по работе №2
в рамках курсового проекта по дисциплине «Электроника и схемотехника»
Вариант №17
Студент гр.
23.10.2023
Руководитель Доцент каф. КИБЭВС, к.т.н., доцент
А.Н. Мальчуков
23.10.2023
Томск 2023
|
Оглавление |
|
Введение....................................................................................................................... |
3 |
|
1 |
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ВЕРХНЕГО УРОВНЯ ..................................... |
4 |
2 |
КОД НА HDL ВЕРХНЕГО УРОВНЯ .................................................................... |
6 |
3 |
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ДЛЯ МОДУЛЯ КОМБИНАЦИИ |
|
СВЕТОДИОДОВ......................................................................................................... |
9 |
|
4 |
КОД НА HDL ДЛЯ МОДУЛЯ КОМБИНАЦИИ СВЕТОДИОДОВ................. |
10 |
5 |
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА МОДУЛЯ СЕМИСЕГМЕНТНЫХ |
|
ИНДИКАТОРОВ....................................................................................................... |
12 |
|
6 |
КОД НА HDL ДЛЯ МОДУЛЯ СЕМИСЕГМЕНТНЫХ ИНДИКАТОРОВ...... |
13 |
7 |
ФОТОГРАФИИ РАБОТЫ МАКЕТА................................................................... |
14 |
Заключение ................................................................................................................ |
18 |
|
2
Введение
Цель работы: освоить принципы работы с микросхемой гироскопа ADXL345 на плате DE10-Lite с помощью САПР Quartus Prime Lite.
Постановка задачи:
1.составить функциональную схему верхнего уровня из RTL-Viewer
согласно варианту №17 и описать её;
2.составить код на языке описания HDL для файла верхнего уровня согласно варианту №17, а именно на VHDL;
3.составить функциональную схему модулей из RTL-Viewer согласно варианту №17 и описать её;
4.составить код на языке описания HDL для модулей;
5.сделать фотографии рабочего макета, а также составить описание каждой фотографии.
3
1 ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ВЕРХНЕГО УРОВНЯ
Функциональная схема из RTL-Viewer составленная по коду, написанному на языке описания HDL согласно варианту №17, а именно на
VHDL, представлена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 –Функциональная схема
Зеленым блоком под цифрой 1 отмечены входы. На CLK поступают сигналы с периодом 20 нс (тактирующий сигнал с частотой 50 МГц). Вход
KEY0 отвечает за сброс в начальное значение светодиодов. Вход
4
GSENSOR_INT отвечает за режим работы гироскопа.
Черным блоком под цифрой 2 показаны выходы на плату.
Оранжевым блоками под цифрой 3 отмечены элементы, отвечающие за отображение точки на семисегментных индикаторах.
Красными блоками под цифрой 4 отмечено разбиение значений разрядности значений, поступающих из гироскопа.
Синими блоками под цифрой 5 показана организация вывода значений на семисегментные индикаторы.
Коричневым блоком под цифрой 6 отмечена организация вывода комбинации значений на светодиоды, согласно варианту №17.
Фиолетовым блоком под цифрой 7 представлена организация работы гироскопа.
5
2 КОД НА HDL ВЕРХНЕГО УРОВНЯ
Далее был составлен код описания схемы на HDL согласно варианту №17, а именно на языке описания аппаратуры VHDL, представленный на рисунках 2.1 – 2.2.
Рисунок 2.1 – Первая часть кода
6
Рисунок 2.2 – Вторая часть кода
С 5 по 26 строчку описаны входы KEY, CLK, GSENSOR_INT выходы
LED, GSENSOR_CS_N, GSENSOR_SCLK, HEX и DP, а также двунаправленные порты GSENSOR_SDI и GSENSOR_SDO.
С 30 по 31 строчки описаны используемые сигналы data_x, data_y, data_z, data_x1, data_y1, data_z1 и dly_rst.
На строчках 33-55 объявляются модули ответственные за работу гироскопа.
Встрочках 57-63 объявляется модуль ответственный за разбиение разрядности входящих в него сигналов.
Встрочках 65-73 объявляется модуль ответственный за вывод значений на семисегментные индикаторы.
Встрочках 75-84 объявляется модуль ответственный за вывод комбинации значений на светодиоды.
7
Встрочках 88-93 описано присвоение значений выходам ответственным за отображение точки на семисегментных индикаторах.
Встрочках 95-110 описано присвоение входов и выходов описанным ранее модулям.
8
3 ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ДЛЯ МОДУЛЯ КОМБИНАЦИИ
СВЕТОДИОДОВ
Функциональная схема модуля ответственного за вывод комбинации значений светодиодов при отображении на семисегментных индикаторах значений согласно варианту №17, представлена на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 –Функциональная схема модуля комбинации светодиодов
Зеленым блоком под цифрой 1 отмечены входы. На CLK поступают сигналы с периодом 20 нс (тактирующий сигнал с частотой 50 МГц). Вход
KEY0 отвечает за сброс в начальное значение светодиодов. Входы DATA_IN
ответственны за отображаемые значения семисегментных индикаторов. Черным блоком под цифрой 2 показаны выходы на плату комбинации
значений светодиодов.
Фиолетовым блоком под цифрой 3 отмечены элементы, отвечающие за организацию задержки.
Красным блоков под цифрой 4 отмечено условие достижение финальной комбинации значений и последующий сброс.
Синим блоком под цифрой 5 показано условие совпадение входных значений семисегментных индикаторов с заданными согласно варианту №17.
9
4 КОД НА HDL ДЛЯ МОДУЛЯ КОМБИНАЦИИ СВЕТОДИОДОВ
Далее был составлен код описания схемы на HDL, представленный на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 – Код для модуля комбинации значений светодиодов
С 5 по 12 строчку описаны входы KEY, CLK, DATA_IN1, DATA_IN2, а
также выход LED. Входы KEY принимают значения от кнопок на плате key0 и key1 соответственно; при нажатии на KEY0 произойдет сброс горения светодиодов в исходное состояние. Входы DATA_IN1 и DATA_IN2
принимают значения семисегментных индикаторов.
С 15 по 17 строчки описаны используемые сигналы timer, led_out, delay_flg, led_flg, key1_flg, а также присвоенные им значения. Сигнал timer
отвечает за отсчет задержки вывода светодиодов, сигнал led_out хранит состояние комбинаций светодиодов, которые выводятся на плату.
На строчках 19-20 описаны присвоенные значения сигналам timer, led_flg. Сигнал led_flg используется в условии конечной комбинации светодиодов. Сигнал delay_flg представляет значение задержки в двоичном
10