SoPC课程设计报告封面

  SoPC课程设计(报告）

题    目：                                        

学    院：            电子工程学院                 

系    部：             微电子学系                  

专    业：       集成电路设计与集成系统            

班    级：               1001                      

学生姓名：                                         

指导教师：                                         

起止时间：   2014年6月16日——2013年6月27日   

1课程设计要求

1.1 基本要求

课程设计要求所有题目采用Quartus II 工具提供的图形输入或者VerilogHDL语言输入方式作为电路设计工具，在NiosII上采用C语言实现编程，自定向下正向设计方法，先设计硬件系统，再进行软件编程，能够生成正确的FPGA下载代码和NiosII执行的软件代码。硬件功能仿真和时序仿真采用第三方工具（建议为：modelsim），综合与布局布线工具为：Quartus II，SOPC Builder建立软件运行环境，具体要求为：

1）根据课设题目，进行总体设计方案（10分）； 

2）硬件电路顶层设计、模块划分、引脚定义（10分）； 

3）电路设计及NiosII设计，提交电路设计源代码或电路图（10分）； 

4）综合与布局布线，提交综合与布局布线报告（10分）；

5）FPGA下载代码和引脚分布（10分）； 

6）软件总体设计及画出流程图（10分）； 

7）程序设计，提交程序代码（10分）； 

8）程序编译下载及仿真调试（10分）。

1.2 课程设计选题要求

本次课程设计题目共12个，要求每个同学完成其中的一个，每个题目不超过3人。

题目要求完成，设计和报告如有雷同，将一个成绩平均分配雷同的同学。

1.3 时间、地点

时间为每天14:00至20:00，地点在二号实验楼集成电路设计实验室。

1.4 课程设计纪律要求

全勤且提交课程设计报告及心得体会者记20分，课程设计时间段内任意时间点名未到、迟到、玩游戏扣除：3分/次， 6次及6次以上者课程设计成绩直接记：不及格。

2实验使用平台

实验平台使用Altera的DE2开发板，开发工具使用Altera的Quartus II和Nios II IDE。

2 课程设计题目

2.1 数字秒表设计

要求设计一个秒表，具有两种计时模式，有4个输入开关，分别是“清零”、“启动”和“停止”等，数码管显示秒4位和毫秒1位。要求FPGA设计硬件，内嵌NiosII，秒表功能软件实现。

2.2 串口通信控制器

通过计算机上的串口调试程序发送ASCII码英文字符，DE2板回送其后第四个字符，例如，发送A，收到E，发送Z，收到D。若发送非英文，回送ERROR。要求FPGA设计硬件，内嵌NiosII，DE2串口回送采用软件编程实现。

2.3 键盘及LCD控制器

将标准键盘输入的阿拉伯数字显示在数码管上。要求采用FPAG数字逻辑接收键盘串口数据，并转换成并口数据，NiosII处理器IO口读取此数字，需要9bit输入口，8bit为数据，1bit表示状态（是否有新数据？复位时此位为0，键盘有新数据并转换成并口数据此位置1，NiosII判断此位若为1、读取数据，并将此位清0）。读取键盘值、判断状态为和数码管显示，均由NiosII完成。

2.4 串口LED灯控制器

通过计算机串口发送命令给DE2实验板 (命令回传给计算机)，控制LED流水灯的方向和流水速率。发送0x0101，流水灯右移，发送0x0110，流水灯左移；发送0x02yy，改变流水灯移动时间，yy单位为10毫秒，例如：yy=0x14=20，则移动间隔为200毫秒，NiosII处理器接收命令并控制流水灯。

2.5 串口数码显示管控制器

通过计算机串口发送命令给DE2实验板(命令回传给计算机)，控制数码显示倒计时表初值、启动和和停止。发送0x0101，启动倒计时，发送0x0102，停止倒计时；发送0x02yy，改变倒计时初值时间，yy取值范围00~99，倒计时单位为秒，倒计时时间到，用LED亮指示，同时停止倒计时。NiosII处理器接收命令并控制倒计时。

2.6 PWM控制器

设计PWM控制器，要求输出脉冲频率可编程（100Hz-10Khz），占空比可编程（0-31）分辨率为1/32；用PWM输出分别控制DE2板上LED亮度，至少2路；PWM频率和占空比用NIOSII控制（用开关或键盘或UART）。

2.7 四相步进电机控制器A

设计四相步进电机控制器输出四相控制信号，用DE2板上的LED观察输出；实现步进电机控制方式：（1）1相励磁；（2）2相励磁；步进电机方向和速度用NIOSII控制（用开关或键盘或UART）；模拟控制步进电机运动轨迹（可选）。

2.8 四相步进电机控制器B

设计四相步进电机控制器输出四相控制信号，用DE2板上的LED观察输出；实现步进电机控制方式：（1）1相励磁；（2）1-2相励磁；步进电机方向和速度用NIOSII控制（用开关或键盘或UART）；模拟控制步进电机运动轨迹（可选）。

2.9 可编程定时计数器

设计1路可编程定时计数器（具体要求参考8253）；实现8253工作方式中至少两种； 可编程定时计数器工作方式和计数初值用NIOSII控制。

2.10 DE2与PC机串行通信实现

在Altera公司的FPGA开发板上，利用Nios II CPU软核，实现与PC的串口通讯功能；利用PC机的超级终端，完成对话、文件传输功能。

2.11 8×8点阵LED图形显示实现

在Altera公司的FPGA开发板上，利用Nios II CPU软核，实现实现点阵显示，达到所要求的点阵显示结果。

12个题目中由于程序代码相对简单，程序可以下载到FPGA片内RAM中，作为附件选项，在提前完成上述任务基础上，尝试添加FPGA外部RAM和FLASH，并将程序下载到其中。

3课程设计报告要求

3.1 内容要求

报告应该包含目录、正文、总结（心得体会）。其中正文应该涵盖1.1节基本要求。

3.2 报告排版要求

报告一级标题采用黑体四号，段前段后一行，行间距20磅。二级标题采用黑体小四号，段前段后一行，行间距20磅。正文采用宋体小四号，段前1行端后0行，行间距20磅。

4课程设计总结

通过本次SoPC课程设计…….

西安邮电大学电子工程学院SoPC课程设计过程考核表