Stoper VHDL: 8 kroków (ze zdjęciami)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-23 15:03

To jest samouczek, jak zrobić stoper za pomocą VHDL i płytki FPGA, takiej jak płytka Basys3 Atrix-7. Stoper może liczyć od 00.00 sekund do 99,99 sekund. Wykorzystuje dwa przyciski, jeden do przycisku start/stop, a drugi do przycisku resetowania. Liczby są wyświetlane na siedmiosegmentowym wyświetlaczu płytki za pomocą jej anod i katod. Aby ten stoper działał, potrzebne są trzy różne pliki.

Krok 1: Sprzęt/oprogramowanie

• Płyta FPGA Basys3 Atrix-7
• Vivado Design Suite firmy Xilinx
• USB 2.0 A męski na Micro-B męski

Krok 2: Schemat blokowy

Całkowity stoper ma trzy wejścia i dwa wyjścia. Trzy wejścia to start/stop, reset i zegar. Start/stop i reset to przyciski, a zegar to zegar płyty 100MHz. Dwa wyjścia to anody i katody dla wyświetlacza siedmiosegmentowego.

Pierwszy moduł (dzielnik zegara) ma jedno wejście i dwa wyjścia. Wejście to zegar płyty o częstotliwości 100 MHz, a wyjściami są dwa oddzielne zegary, jeden pracujący z częstotliwością 480 Hz, a drugi z częstotliwością 0,5 MHz.

Drugi moduł (wyświetlacz) posiada pięć wejść i dwa wyjścia. Wejściami są zegar płyty 100MHz, dwa zegary z modułu dzielnika zegara oraz przyciski start/stop i reset. Wyjściami są anody i katody.

Ostatni moduł (modelowany całym schematem blokowym) ma trzy wejścia i dwa wyjścia. To jest plik, który łączy wszystko w całość. Wejściami są 100MHz płytki oraz przyciski start/stop i reset. Wyjściami są anody i katody sterujące wyświetlaczem siedmiosegmentowym. Wszystkie wejścia i wyjścia znajdują się fizycznie na płytce końcowego modułu.

Krok 3: Diagram stanu

Powyższy obrazek pokazuje diagram stanu przedstawiający działanie stopera. Naciśnięcie przycisku resetowania nie ma wpływu na stan stopera. Następny stan określa przycisk start/stop. Start/stop jest „HIGH” po naciśnięciu, ale nie, gdy jest wciśnięty, i „LOW”, gdy przycisk odbił się do tyłu lub został przytrzymany po chwilowym „HIGH”.

Jeśli stoper odlicza, a przycisk start/stop przechodzi w stan „WYSOKI”, to przestaje liczyć. Jeśli stoper zostanie zatrzymany, a przycisk start/stop przejdzie w stan „WYSOKI”, rozpocznie się odliczanie od nowa. W przypadku obu stanów, jeśli przycisk start/stop jest ustawiony na „LOW”, pozostanie on w stanie, w którym się aktualnie znajduje.

Krok 4: Moduł dzielnika zegara

Moduł dzielnika zegara ma jedno wejście, zegar płyty o częstotliwości 100 MHz i dwa wyjścia, zegary 480 Hz i 0,5 MHz. Zegar 480 Hz jest używany do utrzymywania wszystkich diod LED na siedmiosegmentowym wyświetlaczu w tym samym czasie poprzez szybkie przełączanie między czterema. Zegar o częstotliwości 0,5 MHz służy do faktycznego liczenia przez stoper co setnych sekund.

Krok 5: Moduł wyświetlacza

Ten moduł wyświetlacza ma pięć wejść, zegar płyty 100 MHz, dwa zegary modułu zegara, przyciski start/stop i reset oraz dwa wyjścia, anody i katody. Moduł ten ma również „logikę” sposobu liczenia stopera i zawiera maszynę skończonych stanów.

Krok 6: Moduł wiązania

Ten ostatni moduł jest tym, który łączy dwa pozostałe moduły. Posiada trzy wejścia, zegar płyty 100MHz oraz przyciski start/stop i reset, a także dwa wyjścia, anody i katody. Zegar 100 MHz trafia do modułu dzielnika zegara i modułu wyświetlacza, a przyciski start/stop i resetowania trafiają do modułu wyświetlacza. Wyjścia modułu dzielnika zegara (480 Hz i 0,5 MHz) trafiają do dwóch wejść zegara modułu wyświetlacza. Wyjścia modułu wyświetlacza (anody i katody) trafiają do wyjść modułu końcowego.

Krok 7: Ograniczenia

Dwa wejścia mogą być dowolnymi przyciskami na płycie FPGA Basys3 Atrix-7, a wyjściami będą cztery anody i osiem katod (ponieważ potrzebujesz również kropki dziesiętnej między sekundami a milisekundami) dla wyświetlacza siedmiosegmentowego.

Krok 8: Gotowe

Wgraj program na płytę FPGA Basys3 Atrix-7 i naciśnij przycisk start/stop, aby uruchomić stoper!