SEm/labore/07 oszillo

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Revision as of 15:17, 11 June 2013

Contents

Oszillo Peripheriebaustein

Einleitung

Diese Labor zeigt die Erstellung eines APB-Peripheriebausteins in einem AMBA-Bus System. Er wird uns dazu bringen, eine Schaltung zu erstellen, welche eine Graphik auf einem Oszilloskop im X-Y Modus zeichnet.

Konfiguration

Die Schaltung basiert auf dem vorher gesehenen AMBA-Bus System. Ein Peripheriebaustein wird zugelegt, um die Spline-Zeichnungsfunktion zu erstellen.

Editieren Sie hdlDesigner.bat und tauschen Sie set HDS_LIBS=hds-lissajous.hdp mit set HDS_LIBS=hds-beamer.hdp um.

Machen Sie eine Kopie von Prefs/hds-lissajous.hdp und nennen Sie diese Prefs/hds-beamer.hdp. Editieren Sie Prefs/hds-beamer.hdp und fügen Sie hinzu die Referenzen zu den Libraries, welche in Ambarchitect/beamer.hdp gebraucht wurden.

Starten Sie HDL designer.

Bestimmen si den Namen der Datei für die Synthese in Options -> Main… -> User Variables: concat file <- beamer.

In der Library ambarchitect, duplizieren Sie die Architektur struct von beamer. Selektieren Sie die neue Architektur als die von default. Editieren Sie diese Schaltung und plazieren Sie darin den Peripheriebaustein beamerPeriph der Library Beamer.

Entwurf des Peripheriebausteins

Der Peripheriebaustein ist in 2 geteilt: ein Block für die Steuerregister und ein Block für die Funktionalität.

Figure 1. Oszillo Peripheriebaustein

File:X-y peripheral.png

Adressierung

Editieren Sie die Datei configuration.xls und ergänzen Sie diese, um das neue Peripheriebaustein einzugeben. Definieren Sie:

  • dessen Index
  • dessen Basis-Adresse und den Mask, welcher die Grösse angibt

Diese Werte werden als Generische Parameter zur neuen Schaltung angegeben.

.

Registerblock

Der Peripheriebaustein wird durch die folgende Register gesteuert:

  • adresse 00, 16 Bits: Steuerregister
  • adresse 01, 16 Bits: Register, welcher die Periode zwischen der Berechnung von zwei nebenstehenden Pünkten der Spline angibt
  • adresse 02, 16 Bits: Register zum Schreiben eines Punkten im X-Koordinaten-Speicher (FIFO)
  • adresse 03, 16 Bits: Register zum Schreiben eines Punkten im Y-Koordinaten-Speicher

Der Steuerregister enthält folgende Elemente:

  • Bit 0, run: aktivierung der Funktion, welche die zu zeichnenden Pünkten berechnet
  • Bit 1, newPattern: signalisiert das Laden einer neuen Sequenz von Koordinaten im Speicher
  • Bit 2: linesSplines: selektieren von geraden Linien oder von Splines zwischen 2 sich folgenden Pünkten
  • Bits 15 à 8, size: Anzahl Pünkte der Graphik im Koordinaten-Speicher

Die Steuerregister werden im Lese- Schreibemodus erstellt: es ist möglich, die geschriebene Werte zurück zu lesen. Die Register zu den Koordinaten-Speichern werden nur im Schreibemodus zugegriffen.

Schreiben Sie die VHDL Architektur des Steuerregisters und des Periodenregisters

Schreiben Sie die VHDL Architektur der Blöcken, welche die Speicher-Blöcke in FIFO-Modus steuren.

  • Im normalen modus, wenn updatePattern = '0', ist die Enable-Steuerung der Speicher en = '1' und die Adresse wird bei jedem newPolynom-Puls inkrementiert. Dennoch, wenn die Adresse patternSize erreicht, so wird Sie wieder nullgestellt.
  • Beim Laden eines neuen Koodinatensatzes, wenn updatePattern auf '1' umschaltet, werden die Speicheradressen nullgesetzt.
  • Während das Laden einer neuen Sequenz von Koordinaten, wenn updatePattern = '1', wird die Adresse nach jedem Schreiben auf das dazu gehörende Register inkrementiert. Das schreiben ins Speichern passiert, wenn en = '1' und write = '1'.

Der Registerblock steuert die Interpolationsschaltung, welche eine Kurve auf dem Oszilloskop zeichnet.

.

Interpolationsschaltung

Die Interpolationsschaltung ist dieselbe, die für das Zeichnen von Lissajous-Kurven auf dem Oszilloskop gebraucht wurde, aber mit anderen Werten für manche Generics. Somit sollte sie beim ersten Versuch funktionieren.

Auf dem Testboard gibt es einen Button für den Signal selSinCos, welcher es erlaubt, entweder die Steuerungen vom Registerblock zu brauchen, oder eine default-Steuerung anzuwenden, die einen Kreis abhand eines lokalen Sinus- und Cosinusgenerators zeichnet. Ergänzen Sie den VHDL-Code von sinCosTable so, um die Sinus- und Cosinusausgänge abhand der 8 Werten des zur Verfügung stehenden ersten Viertels der Sinustabelle.

Simulation

Simulieren Sie den APB-Peripheriebaustein und überprüfen Sie seine Funktionalität.

Erstellung des AMBA-Bus Systems

Der Peripheriebaustein wurde imBlock grBeamer gelegt, welcher den AMBA-Bus System enthält.

Simulation

In der Library ambarchitect_test, duplizieren Sie die Architektur des Blocks beamer_tester.

Editieren Sie die Neue Architektur und implementieren Sie die Steuerungen, um Koordinaten ins Peripheriebaustein zu schreiben und dann dessen Funktionalität zu starten.

Test auf Platte

Für die ersten Tests, löschen Sie den LEON-Prozessor zusammen mit der Debug Support Unit (DSU). Lassen Sie die Anschlüsse, welche diesen Bausteinen gehören.

Erstellen Sie eine VHDL-Datei anhand des Blocks Board/FPGA_beamer, synthetisieren Sie diese Schaltung, Laden Sie diese auf der Testplatte und überprüfen Sie die Funktionalität des Systems:

  • Durch den Seriellen Port, schreiben Sie die Steuerregister zu und lesen Sie dei geschriebene Werte zurück.
  • Laden Sie ein Koodinatensatzes ins Speicher uns starten Sie das Zeichnen von Splines..

Der bus testOut erlaubt es, Testsignale auf die Stecker der Testplatte anzubringen.


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