SEm/labore/07 oszillo

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== Einleitung ==
 
== Einleitung ==
  
Diese Labor zeigt die Erstellung eines APB-Peripheriebausteins in einem AMBA-Bus System.
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Dieses Labor zeigt die Schaffung eines APB-Peripheriebausteins in einem AMBA-Bus System.
Er wird uns dazu bringen, eine Schaltung zu erstellen, welche eine Graphik auf einem
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Er wird uns ermöglichen, eine Schaltung zu erstellen, welche eine Graphik auf einem Oszilloskop im X-Y Modus zeichnet.
Oszilloskop im X-Y Modus zeichnet.
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== Konfiguration ==
 
== Konfiguration ==
  
Die Schaltung basiert auf dem vorher gesehenen AMBA-Bus System. Ein Peripheriebaustein
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Die Schaltung basiert auf dem im den vorderen Laboren gesehenen AMBA Bussystem.
wird zugelegt, um die Spline-Zeichnungsfunktion zu erstellen.
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Wir werden einen Peripheriebaustein erstellen um die Spline-Zeichnungsfunktion auszuführen.
  
Editieren Sie '''hdlDesigner.bat''' und tauschen Sie '''set
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HDS_LIBS=hds-lissajous.hdp''' mit '''set HDS_LIBS=hds-beamer.hdp'''
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Editieren Sie '''hdlDesigner.bat''' und tauschen Sie '''set HDS_LIBS=hds-lissajous.hdp''' mit '''set HDS_LIBS=hds-beamer.hdp'''.}}
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diese '''Prefs/hds-beamer.hdp'''. Editieren Sie
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# Machen Sie eine Kopie von '''Prefs/hds-lissajous.hdp''' und nennen Sie diese '''Prefs/hds-beamer.hdp'''.
'''Prefs/hds-beamer.hdp''' und fügen Sie hinzu die Referenzen zu den
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# Editieren Sie '''Prefs/hds-beamer.hdp''' und fügen Sie die Referenzen zu den Libraries hinzu, welche in '''Ambarchitect/beamer.hdp''' gebraucht wurden.}}
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User Variables''':
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# In der Library '''ambarchitect''' duplizieren Sie die Architektur '''struct''' des Blocks '''beamer'''.
'''concat file &lt;- beamer'''.
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# Setzen Sie die neue Architektur als die default Architektur.
 
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# Editieren Sie diese Schaltung und platzieren Sie darin den Peripheriebaustein '''beamerPeriph''' der Library '''Beamer'''.}}
In der Library '''ambarchitect''', duplizieren Sie die Architektur
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'''struct''' von '''beamer'''. Selektieren Sie die neue
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Architektur als die von default. Editieren Sie diese Schaltung und plazieren Sie darin den
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Peripheriebaustein '''beamerPeriph''' der Library
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== Entwurf des Peripheriebausteins ==
 
== Entwurf des Peripheriebausteins ==
  
Der Peripheriebaustein ist in 2 geteilt: ein Block f&uuml;r die Steuerregister und ein Block
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[[Image:SEm_x-y peripheral.png|thumb|Oszillo Peripheriebaustein]]
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'''Figure 1. Oszillo Peripheriebaustein'''
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Der Peripheriebaustein ist in 2 Teile geteilt: einen Block für die Kontrollregister und einen Block für die Funktionalität.
  
[[Image:x-y peripheral.png]]<br>
 
 
=== Adressierung ===
 
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Editieren Sie die Datei '''configuration.xls''' und erg&auml;nzen Sie diese, um
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das neue Peripheriebaustein einzugeben. Definieren Sie:
 
das neue Peripheriebaustein einzugeben. Definieren Sie:
  
 
* dessen Index
 
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* dessen Basis-Adresse und den Mask, welcher die Gr&ouml;sse angibt
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Diese Werte werden als Generische Parameter zur neuen Schaltung angegeben.
 
Diese Werte werden als Generische Parameter zur neuen Schaltung angegeben.
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* adresse 00, 16 Bits: Steuerregister
 
* adresse 00, 16 Bits: Steuerregister
* adresse 01, 16 Bits: Register, welcher die Periode zwischen der Berechnung von zwei nebenstehenden P&uuml;nkten der Spline angibt
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* adresse 02, 16 Bits: Register zum Schreiben eines Punkten im X-Koordinaten-Speicher (FIFO)
 
* 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
 
* adresse 03, 16 Bits: Register zum Schreiben eines Punkten im Y-Koordinaten-Speicher
  
Der Steuerregister enth&auml;lt folgende Elemente:
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Der Steuerregister enthält folgende Elemente:
  
* Bit 0, run: aktivierung der Funktion, welche die zu zeichnenden P&uuml;nkten berechnet
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* 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 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 P&uuml;nkten
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* Bit 2: linesSplines: selektieren von geraden Linien oder von Splines zwischen 2 sich folgenden Pünkten
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Die Steuerregister werden im Lese- Schreibemodus erstellt: es ist m&ouml;glich, die
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Die Steuerregister werden im Lese- Schreibemodus erstellt: es ist möglich, die
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Schreiben Sie die VHDL Architektur des Steuerregisters und des Periodenregisters
 
Schreiben Sie die VHDL Architektur des Steuerregisters und des Periodenregisters
  
Schreiben Sie die VHDL Architektur der Bl&ouml;cken, welche die Speicher-Bl&ouml;cke in FIFO-Modus
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Schreiben Sie die VHDL Architektur der Blöcken, welche die Speicher-Blöcke in FIFO-Modus
 
steuren.
 
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.
 
* 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.
 
* Beim Laden eines neuen Koodinatensatzes, wenn '''updatePattern''' auf '1' umschaltet, werden die Speicheradressen nullgesetzt.
* W&auml;hrend das Laden einer neuen Sequenz von Koordinaten, wenn '''updatePattern = '1'''', wird die Adresse nach jedem Schreiben auf das dazu geh&ouml;rende Register inkrementiert. Das schreiben ins Speichern passiert, wenn '''en = '1'''' und '''write = '1''''.
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* 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
 
Der Registerblock steuert die Interpolationsschaltung, welche eine Kurve auf dem
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=== Interpolationsschaltung ===
 
=== Interpolationsschaltung ===
  
Die Interpolationsschaltung ist dieselbe, die f&uuml;r das Zeichnen von Lissajous-Kurven auf
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Die Interpolationsschaltung ist dieselbe, die für das Zeichnen von Lissajous-Kurven auf
dem Oszilloskop gebraucht wurde, aber mit anderen Werten f&uuml;r manche Generics. Somit sollte
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dem Oszilloskop gebraucht wurde, aber mit anderen Werten für manche Generics. Somit sollte
 
sie beim ersten Versuch funktionieren.
 
sie beim ersten Versuch funktionieren.
  
Auf dem Testboard gibt es einen Button f&uuml;r den Signal '''selSinCos''',
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Auf dem Testboard gibt es einen Button für den Signal '''selSinCos''',
 
welcher es erlaubt, entweder die Steuerungen vom Registerblock zu brauchen, oder eine
 
welcher es erlaubt, entweder die Steuerungen vom Registerblock zu brauchen, oder eine
 
default-Steuerung anzuwenden, die einen Kreis abhand eines lokalen Sinus- und
 
default-Steuerung anzuwenden, die einen Kreis abhand eines lokalen Sinus- und
Cosinusgenerators zeichnet. Erg&auml;nzen Sie den VHDL-Code von '''sinCosTable'''
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Cosinusgenerators zeichnet. Ergänzen Sie den VHDL-Code von '''sinCosTable'''
so, um die Sinus- und Cosinusausg&auml;nge abhand der 8 Werten des zur Verf&uuml;gung stehenden
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so, um die Sinus- und Cosinusausgänge abhand der 8 Werten des zur Verfügung stehenden
 
ersten Viertels der Sinustabelle.
 
ersten Viertels der Sinustabelle.
  
 
=== Simulation ===
 
=== Simulation ===
  
Simulieren Sie den APB-Peripheriebaustein und &uuml;berpr&uuml;fen Sie seine
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Simulieren Sie den APB-Peripheriebaustein und überprüfen Sie seine
Funktionalit&auml;t.
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Funktionalität.
  
 
== Erstellung des AMBA-Bus Systems ==
 
== Erstellung des AMBA-Bus Systems ==
  
 
Der Peripheriebaustein wurde imBlock '''grBeamer''' gelegt, welcher den
 
Der Peripheriebaustein wurde imBlock '''grBeamer''' gelegt, welcher den
AMBA-Bus System enth&auml;lt.
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AMBA-Bus System enthält.
  
 
=== Simulation ===
 
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Editieren Sie die Neue Architektur und implementieren Sie die Steuerungen, um
 
Editieren Sie die Neue Architektur und implementieren Sie die Steuerungen, um
Koordinaten ins Peripheriebaustein zu schreiben und dann dessen Funktionalit&auml;t zu
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Koordinaten ins Peripheriebaustein zu schreiben und dann dessen Funktionalität zu
 
starten.
 
starten.
  
 
=== Test auf Platte ===
 
=== Test auf Platte ===
  
F&uuml;r die ersten Tests, l&ouml;schen Sie den LEON-Prozessor zusammen mit der Debug Support Unit
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Für die ersten Tests, löschen Sie den LEON-Prozessor zusammen mit der Debug Support Unit
(DSU). Lassen Sie die Anschl&uuml;sse, welche diesen Bausteinen geh&ouml;ren.
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(DSU). Lassen Sie die Anschlüsse, welche diesen Bausteinen gehören.
  
 
Erstellen Sie eine VHDL-Datei anhand des Blocks '''Board/FPGA_beamer''',
 
Erstellen Sie eine VHDL-Datei anhand des Blocks '''Board/FPGA_beamer''',
synthetisieren Sie diese Schaltung, Laden Sie diese auf der Testplatte und &uuml;berpr&uuml;fen Sie
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synthetisieren Sie diese Schaltung, Laden Sie diese auf der Testplatte und überprüfen Sie
die Funktionalit&auml;t des Systems:
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die Funktionalität des Systems:
  
* Durch den Seriellen Port, schreiben Sie die Steuerregister zu und lesen Sie dei geschriebene Werte zur&uuml;ck.
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* 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..
 
* Laden Sie ein Koodinatensatzes ins Speicher uns starten Sie das Zeichnen von Splines..
  

Revision as of 21:08, 20 June 2013

Contents

Oszillo Peripheriebaustein

Einleitung

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

Konfiguration

Die Schaltung basiert auf dem im den vorderen Laboren gesehenen AMBA Bussystem. Wir werden einen Peripheriebaustein erstellen um die Spline-Zeichnungsfunktion auszuführen.


View-pim-tasks.png

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


View-pim-tasks.png

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


View-pim-tasks.png

  1. Starten Sie HDL designer.
  2. Bestimmen Sie den Namen der Datei für die Synthese in Options -> Main... -> User Variables: concat file <- beamer.
  1. In der Library ambarchitect duplizieren Sie die Architektur struct des Blocks beamer.
  2. Setzen Sie die neue Architektur als die default Architektur.
  3. Editieren Sie diese Schaltung und platzieren Sie darin den Peripheriebaustein beamerPeriph der Library Beamer.}}

Entwurf des Peripheriebausteins

Oszillo Peripheriebaustein

Der Peripheriebaustein ist in 2 Teile geteilt: einen Block für die Kontrollregister und einen Block für die Funktionalität.

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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