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引脚分频说明 [2017/05/27 09:46] anran [硬件说明] |
引脚分频说明 [2020/01/18 21:25] (当前版本) gongyu |
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| - | ======STEP BaseBoard V2.X外设资源引脚分配说明====== | + | ### STEP-BaseBoard外设资源引脚分配说明 |
| 本节将和大家一起了解[[STEP-Baseboard]]的资源及管脚分配的明细。 | 本节将和大家一起了解[[STEP-Baseboard]]的资源及管脚分配的明细。 | ||
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| [[STEP-Baseboard]]是我们针对小脚丫核心板设计的扩展板，集成了大量常见外设，同时兼容[[STEP-MXO2第二代 ]]和[[STEP-MAX10 ]]两种小脚丫核心板，为开发者提供更多选择。 | [[STEP-Baseboard]]是我们针对小脚丫核心板设计的扩展板，集成了大量常见外设，同时兼容[[STEP-MXO2第二代 ]]和[[STEP-MAX10 ]]两种小脚丫核心板，为开发者提供更多选择。 | ||
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| + | 为什么单独将引脚分配拉出来作为单独的一个章节呢，我们整个外设驱动后续所有章节都是只讲外设驱动模块的，在设计中往往只是作为其中的一个模块，作为桥接系统与人机界面的模块，很多引脚都是连接到系统的，无需分配管脚，所以就不在每个章节中谈管脚分配的话题了，这里独立一章同一说明。 | ||
| - | ====Verilog代码==== | + | --- |
| - | ------ | + | #### 引脚分配 |
| - | <code verilog> | + | 在FPGA设计的过程中，综合(synthesize)完成之后一定要配置FPGA的引脚到相应的外设，这样下载FPGA程序后才能达到我们想要的效果。 |
| - | // -------------------------------------------------------------------- | + | \\ |
| - | // >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> COPYRIGHT NOTICE <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< | + | 因为底板可同时兼容两款小脚丫核心板，当使用不同的核心板时外设的管脚资源改变，为了方便快速查找各资源的管脚分配信息，我们做了下面的表格： |
| - | // -------------------------------------------------------------------- | + | \\ |
| - | // Module: Array_KeyBoard | + | {{ :step_baseboard_v2.2_引脚分配.jpg?1200 |}} |
| - | // | + | \\ |
| - | // Author: Step | + | 上图中橙色表格中是我们底板[[STEP-BaseBoard]]集成的外设资源端口，下面为大家一一介绍： |
| - | // | + | |
| - | // Description: Array_KeyBoard | + | |
| - | // | + | |
| - | // Web: www.stepfapga.com | + | |
| - | // | + | |
| - | // -------------------------------------------------------------------- | + | |
| - | // Code Revision History : | + | |
| - | // -------------------------------------------------------------------- | + | |
| - | // Version: |Mod. Date: |Changes Made: | + | |
| - | // V1.0 |2015/11/11 |Initial ver | + | |
| - | // -------------------------------------------------------------------- | + | |
| - | module Array_KeyBoard # | + | |
| - | ( | + | |
| - | parameter NUM_FOR_200HZ = 60000 //定义计数器cnt的计数范围，例化时可更改 | + | |
| - | ) | + | |
| - | ( | + | |
| - | input clk_in, //系统时钟 | + | |
| - | input rst_n_in, //系统复位，低有效 | + | |
| - | input [3:0] col, //矩阵按键列接口 | + | |
| - | output reg [3:0] row, //矩阵按键行接口 | + | |
| - | output reg [15:0] key_out //消抖后的信号 | + | |
| - | ); | + | |
| - | /* | + | |
| - | 因使用4x4矩阵按键，通过扫描方法实现，所以这里使用状态机实现，共分为4种状态 | + | |
| - | 在其中的某一状态时间里，对应的4个按键相当于独立按键，可按独立按键的周期采样法采样 | + | |
| - | 周期采样时每隔20ms采样一次，对应这里状态机每隔20ms循环一次，每个状态对应5ms时间 | + | |
| - | 对矩阵按键实现原理不明白的，请去了解矩阵按键实现原理 | + | |
| - | */ | + | |
| - | localparam STATE0 = 2'b00; | + | |
| - | localparam STATE1 = 2'b01; | + | |
| - | localparam STATE2 = 2'b10; | + | |
| - | localparam STATE3 = 2'b11; | + | |
| - | //计数器计数分频实现5ms周期信号clk_200hz | + | * I2C_SCL和I2C_SDA 为 底板上集成的I2C总线的SCL和SDA信号 |
| - | reg [15:0] cnt; | + | * TXD和RXD 为 底板上集成的CP2102的UART功能中的收发端口 |
| - | reg clk_200hz; | + | * 595_DIN、595_RCK和595_SCK 为 底板上数码管模块的驱动芯片74HC595的串行端口 |
| - | always@(posedge clk_in or negedge rst_n_in) begin | + | * A_OUT、B_OUT和D_OUT 为 底板上旋转编码器EC11的三个接口 |
| - | if(!rst_n_in) begin //复位时计数器cnt清零，clk_200hz信号起始电平为低电平 | + | * COL1、COL2、COL3、COL4 和 ROW4、ROW3、ROW2、ROW1 分别为 底板矩阵按键的列信号和行信号端口 |
| - | cnt <= 16'd0; | + | * PS2_CLK和PS2_DAT 为 PS2座子的信号端口 |
| - | clk_200hz <= 1'b0; | + | * VSYNC、HSYNC、VGA_B、VGA_G、VGA_R 分别为 底板VGA接口的行场同步信号和RGB色彩信号端口 |
| - | end else begin | + | * DS18B20Z 为 底板上温度传感器DS18B20Z芯片的信号端口 |
| - | if(cnt >= ((NUM_FOR_200HZ>>1) - 1)) begin //数字逻辑中右移1位相当于除2 | + | * LCD_BL、LCD_D/C、LCD_RES、LCD_SDA、LCD_SCL 为 底板1.8寸RGB彩色液晶屏的信号端口 |
| - | cnt <= 16'd0; | + | * PD、PC、PB、PA 为 底板集成的PMOD接口的信号 |
| - | clk_200hz <= ~clk_200hz; //clk_200hz信号取反 | + | * BEEP 为 底板集成的无源蜂鸣器的控制端口 |
| - | end else begin | + | |
| - | cnt <= cnt + 1'b1; | + | |
| - | clk_200hz <= clk_200hz; | + | |
| - | end | + | |
| - | end | + | |
| - | end | + | |
| - | reg [1:0] c_state; | + | 上图中黄色表格中是我们核心板集成的资源端口，图中已有相应注释，这里也不在赘述，也可以参考小脚丫核心板[[STEP-MXO2第二代 ]]和[[STEP-MAX10 ]]获取更详细的信息。 |
| - | //状态机根据clk_200hz信号在4个状态间循环，每个状态对矩阵按键的行接口单行有效 | + | |
| - | always@(posedge clk_200hz or negedge rst_n_in) begin | + | |
| - | if(!rst_n_in) begin | + | |
| - | c_state <= STATE0; | + | |
| - | row <= 4'b1110; | + | |
| - | end else begin | + | |
| - | case(c_state) | + | |
| - | STATE0: begin c_state <= STATE1; row <= 4'b1101; end //状态c_state跳转及对应状态下矩阵按键的row输出 | + | |
| - | STATE1: begin c_state <= STATE2; row <= 4'b1011; end | + | |
| - | STATE2: begin c_state <= STATE3; row <= 4'b0111; end | + | |
| - | STATE3: begin c_state <= STATE0; row <= 4'b1110; end | + | |
| - | default:begin c_state <= STATE0; row <= 4'b1110; end | + | |
| - | endcase | + | |
| - | end | + | |
| - | end | + | |
| - | + | ||
| - | //因为每个状态中单行有效，通过对列接口的电平状态采样得到对应4个按键的状态，依次循环 | + | |
| - | always@(negedge clk_200hz or negedge rst_n_in) begin | + | |
| - | if(!rst_n_in) begin | + | |
| - | key_out <= 16'hffff; | + | |
| - | end else begin | + | |
| - | case(c_state) | + | |
| - | STATE0:key_out[3:0] <= col; //采集当前状态的列数据赋值给对应的寄存器位 | + | |
| - | STATE1:key_out[7:4] <= col; | + | |
| - | STATE2:key_out[11:8] <= col; | + | |
| - | STATE3:key_out[15:12] <= col; | + | |
| - | default:key_out <= 16'hffff; | + | |
| - | endcase | + | |
| - | end | + | |
| - | end | + | |
| - | endmodule | + | 上图中绿色表格中是我们以上所有资源对应小脚丫核心板[[STEP-MXO2第二代 ]]的管脚分配信息。 |
| - | </code> | + | 上图中蓝色表格中是我们以上所有资源对应小脚丫核心板[[STEP-MAX10 ]]的管脚分配信息。 |
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| - | ====引脚分配==== | ||
| - | ------- | ||
| - | 综合(synthesize)完成之后一定要配置FPGA的引脚到相应的外设，这样下载FPGA程序后才能达到我们想要的效果。 | ||
| - | \\ | ||
| - | 我们使用PCLK充当程序中的clk_in，使用按键KEY1充当rst_n_in，col和row的引脚按照高低顺序分频，key_out可以分配给LED灯、三色灯、PMOD等FPGA控制输出的引脚上，通过观察或示波器测量检验设计 | ||
| - | \\ | ||
| - | {{ :step_baseboard_v2.2_引脚分配.jpg?1200 |}} | ||
| - | \\ | ||
| - | ====小结==== | ||
| - | ------ | ||
| - | 本节主要为大家讲解了矩阵按键的工作原理及软件设计，需要大家掌握的同时自己创建工程，通过整个设计流程，生成FPGA配置文件加载测试。 | ||
| - | \\ | ||
| - | 如果你对Diamond软件的使用不了解，请参考这里：[[lattice_diamond的使用|Diamond的使用]]。 | ||
| - | ====相关资料==== | + | --- |
| - | ------ | + | #### 相关资料 |
| - | 后期会有链接到云盘 | + | [[STEP-BaseBoard]] 硬件原理图 {{:step-baseboard_v2.2.pdf|}} |