Начало работы с DE2-115
Производителем предварительно загружен в устройство конфигурационный битовый поток.
Это позволяет, сразу после извлечения платы из коробки, оценить её работоспособность и возможности.
Первое знакомство рекомендуется выполнять в такой последовательности:
- Распаковать коробку, подключить шнур питания к плате.
- Подключить USB-кабель для программирования к порту USB Blaster. Включить ПК, на котором будет осуществляться разработка проекта. Вставить системный диск из комплекта и установить драйвер Altera USB Blaster.
- Отключить питание платы встроенным переключателем ON/OFF.
- Подключить монитор с VGA-разъёмом к плате.
- Подключить наушники или колонки к аудиовыходу платы.
- Перевести DIP-переключатель SW19 в положение RUN.
- Подать питание, переведя переключатель в ON.
- Мигание всех светодиодов.
- Циклическое изменение показаний на 7-сегментных индикаторах от 0 до F.
- Сообщение на дисплее «Welcome to the Altera DE2-115».
- Заставка на мониторе.
- Если перевести DIP-переключатель SW17 в положение DOWN, то появится звук частоты 1 кГц.
- Можно подключить в аудиовход кабель от медиа проигрывателя, перевести SW17 в UP и прослушивать звук с аудиовыхода.
С чего начать изучение FPGA Altera?
Панель управления
Для тестирования работы элементов платы, выполнения отладочных операций, на прилагаемом системном диске есть специальное программное обеспечение ControlPanel. Программа общается с платой по интерфейсу USB. Для работы с элементами платы, проектами, необходимы знания в Quartus II, языках Verilog, VHDL.
Для успешной установки ПО и работы с ним необходимо:
- Наличие на компьютере установленного Quartus II версии 10 или выше.
- Для подключения используется порт USB Blaster. Подключить кабель программирования.
- Переключатель SW19 должен находится в положении RUN.
Посредством интерфейса производится обработка команд пользователя и передача их на плату так:
Пользователь может устанавливать состояние светодиодов, показания на индикаторах, читать и записывать данные в память – работать со всеми периферийными и встроенными устройствами платы.
Назначение кнопок интерфейса интуитивно понятно.
- При нажатии на LED появится окно со всеми светодиодами платы. Можно включать/отключать их все вместе или по отдельности.
- При нажатии 7-SEG открывается графическое изображение индикаторов. Меняется значение на каждом индикаторе кнопками под ним.
- Для LCD открывается поле ввода текста, который отображается на дисплее.
- Для проверки кнопок и переключателей не предусмотрено никакого механизма проверки. Пользователь может включить переключатель, нажать кнопку, но должен предусмотреть механизм отслеживания сигнала.
- Проверка памяти осуществляется записью и последующим чтением записанного слова по определённому адресу. Запись осуществляется в 16-ричном виде.
- При мониторинге USB порта можно подключить обычную мышь и проверить контролировать определение HID-устройства.
- При проверке SD карты определяется идентификатор, описание и файловая система карты памяти. Данные на карте не отображаются.
- Для проверки RS-232 необходимо соединить порты ПК и платы, выставить параметры порта (115200, чётность – нет, Data – 8, Stop – 1, Flow – ON). В окне ControlPanel можно просматривать принимаемые данные и посылать телеграммы на ПК. На компьютере можно воспользоваться программой HyperTerminal.
- Мониторинг VGA порта возможен при подключении внешнего монитора. В окне ControlPanel выбирается отображаемая цветовая схема. Она должна появиться на внешнем мониторе.
Обзор микроконтроллеров семейства AVR компании Atmel
Пользовательские проекты
Для начальной конфигурации FPGA Cyclone IV хранятся во встроенном загрузчике на плате. Изменение конфигурации осуществляется при помощи Quartus II по интерфейсам JTAG и AS.
Наиболее интересна для начинающих пользователей ПО System Builder, позволяющее за считанные минуты создавать проекты для устройства. Сгенерированный средой проект включает:
- Файл проекта Quartus II (.qpf).
- Файл конфигурации Quartus II (.qsf).
- Файл дизайна верхнего уровня (.v).
- Synopsis Design File (.sdc).
- Файл назначения выводов (.htm).
Такой подход избавляет пользователя от множества рутинных операций и предотвращает повреждение платы вследствие неправильной установки напряжения питания выводов, неправильно подключения выводов, а также исключает возможность снижения общей производительности из-за неправильного назначения контактов.
Последовательность операций при разработке проекта в среде следующая:
- Запустить DE2-115 System Builder.
- Создать новый проект.
- Сгенерировать необходимые файлы.
- Открыть проект в Quartus II.
- Добавить логику и дизайн.
- Скомпилировать файл .SOF для загрузки.
- Загрузить в плату.
Окно программы имеет следующий вид:
От разработчика требуется определить:
На прилагаемом диске содержатся примеры проектов для демонстрации работы с аудио, видео, USB, картами памяти и веб-сервером.
- Имя проекта.
- Использование необходимых компонентов на плате, выбирая их чекбоксами.
- В поле GPIO Header выбирается плата расширения из списка и напряжения ввода-вывода. ПО сгенерирует назначение выводов, стандарт ввода-вывода. Если будет использоваться некое оригинальное устройство, то выбрать GPIO Default, но конфигурировать выводы в дальнейшем придётся самостоятельно.
- Всё описанное в предыдущем пункте справедливо и для поля HSMC, где также выбирается устройство расширения.
На прилагаемом диске содержатся примеры проектов для демонстрации работы с аудио, видео, USB, картами памяти и веб-сервером.
Жизненный цикл импортных электронных компонентов
Работа с картой памяти
В качестве примера рассмотрим работу с SD картой. Плата предоставляет аппаратные и программные ресурсы для доступа к данным на карте памяти. Проект реализует возможность просмотра файлов в корневом диске SD карты, отформатированной в файловой системе FAT.
Структурная схема реализации задачи представлена на рисунке ниже.
Структурная схема реализации задачи представлена на рисунке ниже.
PLL генерирует частоту для процессора NIOS II и других контроллеров. К разъёму SD карты подключены 4 пина, что позволяет использовать 4-битный режим доступа к содержимому карты памяти. 4-битный протокол доступа к файловой системе FAT реализован в Nios II и хранится во встроенной памяти.
Nios II обеспечивает функции базового ввода-вывода. Прототипы функций для работы с файловой системой определены в заголовочном файле io.h.
Программный стек выглядит следующим образом:
Блоки файловой системы реализуют чтение для карт памяти с FAT16 и FAT32, поддерживаются длинные имена файлов. Контролирует процесс блок Main, взаимодействуя с другими компонентами платы для сигнализации пользователю о ходе процесса.
Пошаговый процесс выглядит так (после загрузки демонстрационного проекта в плату):
А вот окно вывода в терминале Nios при успешном прохождении всех шагов процесса (для этого необходимо на карту загрузить какой-нибудь текстовый файл):
Пошаговый процесс выглядит так (после загрузки демонстрационного проекта в плату):
- Поиск SD карты. Если карта не обнаружена включить красный светодиод.
- Карта обнаружена. Проверка файловой системы. Если система не FAT включить красный светодиод.
- Файловая система FAT. Поиск файлов в корневом каталоге. Включить зелёный светодиод.
- Отображение имён файлов в терминале.
А вот окно вывода в терминале Nios при успешном прохождении всех шагов процесса (для этого необходимо на карту загрузить какой-нибудь текстовый файл):
Производитель платы Terasic предлагает широкий выбор плат расширения:
- Для работы с аудио контентом платы HDMI, SDI-HSMC.
- Для преобразования интерфейсов: управление сервоприводами, PCIe, SATA, AD/DA, GPIO-HSTC.
- Для работы с изображениями и видео: цифровые камеры, сенсорные дисплеи.
- Для организации сетевого обмена карты гигабитного Ethernet, RS-485, RS-232, USB, Wi-Fi, Bluetooth.
Собираем IBM-PC на DE2-115
Каждый увлечённый разработчик всегда хочет попробовать чего-то нового. Если сравнить периферию платы с персональным ПК, то встаёт логичный вопрос – можно ли на ней реализовать такой же компьютер? Ведь современные FPGA зачастую служат прообразом, «испытательным полигоном» для решений, реализованных в мощнейших процессорах.
А в DE2-115 уже есть вся периферия, обвязка ядра, интерфейсы взаимодействия с пользователем. И ведь уже есть готовые решения! Наиболее интересным представляется проект с открытым исходным кодом Zet Processor. Проект представляет собой 16-битную реализацию архитектуры х86 и может быть реализован на FPGA, поддерживается плата DE2-115. Поддерживаемые ОС: MS DOS 6.22, FreeDOS 1.1, MS Windows 3.0.
На странице проекта доступны для загрузки файлы прошивки платы (koktu.sof), образа жёсткого диска (c.img.zip) и загрузчика (биос – bios.rom).
Исходники проекта можно взять с GiHub и вносить любые изменения, загружать, тестировать, вносить изменения…, ну и делиться опытом с другими пользователями.
Заявка на поставку импортных микросхем
Кроме этого, мы выполняем полный комплекс услуг по организации проверки и испытаниям электронных компонентов импортного производства, включая входной контроль, проверку на работоспособность, а также специальные проверки, механические и климатические испытания.
Если вы заинтересованы в работы с нами, то заполните форму по ссылке: www.el-ra.ru/zayavka