L I G H T S: 5 Cov kauj ruam

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:29

Lub hom phiaj ntawm txoj haujlwm kawg no yog los tsim qee yam uas yuav tsom mus rau kev ruaj ntseg thiab siv cov tswv yim tsim digital, thiab ua qhov no, Kuv txiav txim siab los tsim lub zog txuag hluav taws xob uas siv vhdl thiab ua rau Basys 3 Board (Artix-7 35T series). Scalable vim tias muaj pes tsawg tus ntsuas tuaj yeem tso rau hauv chav thiab ib tus lej ntawm cov kab ke no tuaj yeem tso nyob ib puag ncig lub tsev lossis tsev. Yuav ua li cas cov txheej txheem no yuav ua, yog kev xav theej nyiaj ntau txhiab daus las hauv kev lag luam tsev thiab txo qis feem pua ntawm kev siv hluav taws xob hauv cov zej zog me me los ntawm kev siv ib qho kev sib txuas ua ke ntawm cov teeb pom kev zoo thiab tsis pom kev, teeb tsa lub suab, timers tso tawm ntawm xya ntu qhia, thiab tswj cov keyboards. Qhov piv txwv no cuam tshuam nrog ib qho system nrog peb lub ntsuas hluav taws xob, tus tswv hloov, phau ntawv/hloov pauv ib txwm, plaub xya ntu ntu qhia, thiab ib lub teeb pom kev hauv lub system.

Piv txwv li, hauv chav xaiv, ob peb lub suab ntsuas yuav tso nyob ib puag ncig (qhov qauv piv txwv no muaj peb), thiab txhua tus yuav xa lub teeb liab (1) yog tias nws pom lub zog txav mus, thiab (0) yog tias nws tsis ua. Yog tias tsawg kawg ib qho ntawm cov ntsuas ntsuas pom pom lub zog, lub teeb qhib yog tias tsis tau qhib thiab nyob twj ywm yog tias twb tau qhib lawm. Txhua lub sijhawm txhua lub ntsuas ntsuas tsis pom ib yam dab tsi, lub sijhawm pib suav suav rau lub sijhawm teev (kho tau raws txoj cai), thiab lub teeb nyob twj ywm thaum lub sij hawm suav suav. Thaum lub sij hawm ua tiav suav suav, lub timer nres, thiab lub teeb tig tawm. Yog tias tsawg kawg ib lub cim ntsuas pom pom kev txav chaw thaum lub sijhawm timer suav nrog, lub timer nres thiab rov pib dua. Thiab yog tias tsawg kawg ib lub cim ntsuas pom pom kev txav chaw thaum lub teeb tawm, lub teeb tam sim tig rau.

Cov kab ke no muaj ob hom, ib qho nrog lub timer raws li tau hais los saum no, thiab ib qho thib ob uas muaj qhov hloov pauv uas tswj lub teeb ntawm tus kheej (tsis quav ntsej cov ntsuas). Muaj tus tswv hloov pauv uas tso cai rau tus neeg siv xaiv hom twg lawv xav siv raws li qhov twg lawv xav tias yuav txuag tau ntau lub zog tag nrho. Ex Ib chav zoo li txoj kev hauv tsev tuaj yeem tau txais txiaj ntsig los ntawm kev siv lub sijhawm tsis xwm yeem- cov neeg siv tsis paub meej tias thaum tib neeg yuav hla mus, tab sis qhib thiab tua lub teeb txhua zaus lawv nkag mus thiab tawm mus yuav yog qhov tsis yooj yim, qhov ib chav zoo li no raws li chav pw nrog ib tus neeg siv yuav ua haujlwm tau zoo dua. Thiab tus tswv hloov yuav pab tau rau cov xwm txheej xws li yog tias tus neeg nyob hauv chav pw yuav tsum tau tawm mus rau lub sijhawm ntev, tom qab ntawd tus tswv hloov pauv tuaj yeem raug tua, thiab hom timer yuav ua haujlwm kom txuag hluav taws xob ntau dua.

Yog li hauv cov kab ke no, muaj ob lub xeev cov tshuab, ib qho yog lub tshuab tseem ceeb hauv lub xeev, thiab lwm qhov rau lub sijhawm suav suav suav. Lub tshuab tseem ceeb hauv lub xeev muaj tsib lub xeev tau hais tseg xws li: 1. "teeb lub teeb pom kev txav chaw" (id = 000), 2. "teeb lub teeb, tsis pom kev txav chaw" (id = 001), 3. "teeb tawm, tsis muaj kev txav mus los kuaj pom "(id = 010), 4." tau hloov pauv tus kheej "(id = 011), thiab 5." manually tau tua tawm "(id = 100). Lub tshuab tseem ceeb hauv lub xeev no muaj plaub qhov kev nkag mus: tus tswv hloov (ms), phau ntawv/hloov pauv ib txwm muaj (ns), lub teeb liab uas siab thaum tsawg kawg ib qho hloov pom tias txav mus los, thiab qis dua (orx), thiab lub teeb liab uas yog siab thaum lub sijhawm ua tiav, thiab qis dua (td). Lub tshuab tseem ceeb hauv lub xeev muaj ob qhov kev tso tawm: teeb (teeb) thiab lub teeb liab uas qhia tias thaum twg yuav qhib lub suav suav timer (timer) lossis (t) (ob qho tib si siv sib pauv).

Lub xeev lub tshuab thib ob, lub sijhawm suav suav suav, muaj 12 lub xeev: 10 ntawm lawv muaj tus lej cuam tshuam nrog tus lej xya ntu tau nthuav tawm- "seg 10" (id = 1010), "seg 9" (id = 1001), […], "Seg 2" (id = 0010), "seg 1" (id = 0001), thiab lwm ob lub xeev ob qho tib si tso tawm xoom, sawv cev rau lub sijhawm ua haujlwm tawm- yog li muaj thawj qhov "blank 1" (id = 1111)) thiab qhov thib ob "blank 2" (id = 0000). Lub sijhawm suav suav suav suav suav nrog ib lub tswv yim: timer (t), thiab peb qhov tso tawm: tus lej tso tawm hauv binary nrog plaub qhov khoom (hauv) thiab lub teeb liab qhia tias lub sijhawm ua tiav (td).

Kauj Ruam 1: Daim Duab Dub

Nov yog cov ntsiab lus ntawm yuav ua li cas tag nrho cov txheej txheem yuav tsum ua haujlwm, thiab tau piav qhia nrog daim duab dub lub thawv.

• Lub moos siv los ntsuas lub tshuab tseem ceeb hauv lub xeev thiab xya ntu ntu txiav txim siab; lub sijhawm qeeb xav tau rau lub txee qis, yog li muaj lub moos faib cov qauv uas siv lub moos nkag thiab tso lub moos qeeb rau lub txee qis.
• Qhov sib txawv nruab nrab (orx) hauv cov ntawv qhwv tau khi rau cov lus tsa suab thiab yuav siab yog yam tsawg kawg ntawm ib qho ntawm cov ntsuas pom qee yam, thiab qis dua; qhov boolean equation rau qhov ntawd tsuas yog orx = s (2) lossis s (1) lossis s (0).

• Lub fsm tseem ceeb tswj hwm qhov xwm txheej dav dav hauv lub system, nyob ntawm qhov nkag (orx, ms, ns, td) thiab tso tawm lub xeev tam sim no nws nyob hauv (sm) qhia yooj yim nrog ob lub cim nws siv rau (timer thiab teeb).

  • (timer) yog cov ntawv qhwv uas tau xa mus rau lub txee fsm raws li nws cov tswv yim thiab raug tswj los ntawm lub ntsiab fsm lub xeev tam sim no. Nws qhia thaum twg los qhib lub timer.
  • (teeb) yog lub teeb liab qhwv tau siv los tswj cov coj thiab tswj hwm los ntawm lub ntsiab fsm lub xeev tam sim no.

• Lub txee fsm tswj hwm qhov xya ntu nthuav qhia nyob ntawm qhov nkag (timer) thiab tso tawm lub xeev tam sim no nws nyob hauv (sd) qhia yooj yim nrog ob lub cim nws siv rau (td thiab bin).

  • (td) yog cov ntaub qhwv qhwv uas xa mus rau lub fsm tseem ceeb raws li nws cov tswv yim thiab raug tswj los ntawm lub txee fsm lub xeev tam sim no. Nws ua haujlwm raws li cov lus tawm tswv yim uas qhia thaum lub sijhawm ua tiav.
  • (bin) yog plaub qhov qhwv me me teeb liab uas sib txuas nrog plaub qhov ntawm xoom ("0000" & bin) thiab ua ke yim khoom xa mus rau (q), yim yim qhwv qhwv lub teeb liab, uas tau xa mus rau xya segment decoder hauv qab (ALU_VAL).

• Xya ntu ntu yog tib yam li ntawm Polylearn; nws cov tswv yim tseem ceeb coj hauv 8 tus lej me me (rau hauv) mus rau (ALU_VAL) los tso tawm ntawm plaub qhov sib txawv xya ntu qhia siv cov txiaj ntsig (SEGMENTS) rau cov cim qhwv (seg) thiab (DISP_EN) rau qhwv (disp_en).

  • Txij li ob lossis ntau dua xya ntu qhia tsis tuaj yeem nthuav qhia tus lej sib txawv nyob rau tib lub sijhawm, lub sijhawm xav tau los hloov pauv los ntawm plaub ssegs, tso saib tus lej uas tsim nyog ntawm ib lub sijhawm rau txhua tus sseg tau qhib rau tus kheej, thiab caij tsheb kauj vab sai txaus ua rau ssegs zoo li nyob rau ntawm ib zaug.
  • (kos npe thiab siv tau) tas li thoob plaws hauv txoj haujlwm no, yog li (kos npe) tau teeb tsa tas mus li thiab (siv tau) tau teeb tsa mus tas li.
  • (ALU_VAL) siv rau hauv cov ntawv qhwv (q) raws li kev tawm tswv yim, uas sawv cev rau tus lej uas yuav nthuav tawm ntawm xya ntu ntu hauv binary.
  • Cov zis (SEGMENTS) raug xa mus rau yim qhov qhwv me ntsis teeb liab (seg) thiab (DISP_EN) mus rau plaub qhov qhwv lub teeb liab (disp_en).

• Kuj tseem muaj D flip flop module tsis qhia meej hauv daim duab tab sis xav tau rau ob lub xeev cov tshuab ua submodules thiab pab cov xeev hloov pauv ua ke.

  • (3) ntawm cov no xav tau rau fsm tseem ceeb txij li 2^(3) = 8> 5 lub xeev rau kev sau npe
  • (4) ntawm cov no xav tau rau lub txee fsm txij li 2^4 = 16> 12 lub xeev rau kev sau npe

Kauj Ruam 2: Lub Xeev Machine

Txhawm rau tsim ob lub tshuab hauv lub xeev kom raug, tus kheej lub xeev yuav tsum tau piav qhia meej, nrog nws cov txiaj ntsig thiab lub xeev nws hloov mus raws li qhov sib txawv tuaj yeem ua tau.

Lub ntsiab fsm hais tias:

"Teeb ntawm, txav pom" (id = 000)

Teeb tau qhib, tsawg kawg yog ib qho ntawm lub suab ntsuas pom pom lub zog, yog li orx yuav tsum siab thiab ms tau qhib.

• Cov zis: teeb = 1 thiab timer = 0
• Nyob zoo li lub xeev no thaum ms = 1 thiab orx = 1.
• Mus rau lub xeev "teeb rau, tsis pom kev txav chaw" yog ms = 1 thiab orx = 0.
• Mus rau lub xeev "hloov tus kheej" yog ms = 0 thiab ns = 1.
• Mus rau lub xeev "txiav tawm tus kheej" yog ms = 0 thiab ns = 0.

"Teeb rau, tsis pom kev txav chaw" (id = 001)

Teeb tau qhib, tsis pom kev txav los ntawm ib lub tshuab ntsuas, yog li orx yuav tsum qis thiab ms tau qhib. Tsis tas li hauv qhov pib ntawm lub xeev no lub sijhawm tau teev tseg siab qhia rau suav suav suav fsm kom pib suav rov qab, txuas ntxiv suav nrog, thiab tsis suav suav ib zaug thaum suav suav fsm qhia rau fsm no tias nws tau suav tas lawm.

• Cov zis: teeb = 1 thiab timer = 1.
• Nyob zoo li lub xeev no thaum ms = 1 thiab orx = 0 thiab td (timer ua tiav) = 0.
• Mus rau lub xeev "teeb rau, pom lub zog" yog ms = 1 thiab orx = 1.
• Mus rau lub xeev "teeb tawm, tsis pom kev txav chaw 'yog ms = 1 thiab orx = 0 thiab td = 1.
• Mus rau lub xeev "hloov tus kheej" yog ms = 0 thiab ns = 1.
• Mus rau lub xeev "txiav tawm tus kheej" yog ms = 0 thiab ns = 0.

"Teeb tawm, tsis pom kev txav chaw" (id = 010)

Teeb tau tawm, tsis pom kev txav los ntawm ib qho kev txav txav thiab lub sijhawm ua tiav suav suav, yog li orx yuav tsum qis, ms tau qhib, thiab td raug kaw.

• Cov zis: teeb = 0 thiab timer = 0.
• Nyob zoo li lub xeev no thaum ms = 1 thiab orx = 0.
• Mus rau lub xeev "teeb rau, pom lub zog" yog ms = 1 thiab orx = 1.
• Mus rau lub xeev "hloov tus kheej" yog ms = 0 thiab ns = 1.
• Mus rau lub xeev "txiav tawm tus kheej" yog ms = 0 thiab ns = 0.

"Hloov tus kheej" (id = 011)

Teeb tau qhib, lub ntsuas hluav taws xob tsis cuam tshuam, yog li ms raug kaw, thiab ns tau qhib.

• Cov zis: teeb = 1 thiab timer = 0.
• Nyob zoo li lub xeev no thaum ms = 0 thiab ns = 1.
• Mus rau lub xeev "txiav tawm tus kheej" yog ms = 0 thiab ns = 0.
• Mus rau lub xeev "teeb tawm, tsis pom kev txav yog tias ms = 1.

"Tawm ntawm tus kheej" (id = 100)

Lub teeb raug kaw, lub ntsuas hluav taws xob tsis cuam tshuam, yog li ms raug kaw, thiab ns raug kaw.

• Cov zis: teeb = 0 thiab timer = 0.
• Nyob zoo li lub xeev no thaum ms = 0 thiab ns = 0.
• Mus rau lub xeev "hloov tus kheej" yog ms = 0 thiab ns = 1.
• Mus rau lub xeev "teeb tawm, tsis pom kev txav yog tias ms = 1.

Down count states hais tias:

"Seg 10" (id = 1010)

Xya ntu qhia pom 10.

• Cov txiaj ntsig: bin = "1010" thiab td = 0.
• Mus rau lub xeev "seg 9" yog timer = 1.
• Mus rau lub xeev "blank 2" yog timer = 0.

“Seg 9” (id = 1001)

Xya ntu qhia pom 9.

• Outputs: bin = “1001” thiab td = 0.
• Mus rau lub xeev "seg 8" yog timer = 1.
• Mus rau lub xeev "blank 2" yog timer = 0.

(Cov xeev "Seg 8" nqis mus rau "Seg 2" raug tshem tawm vim tias lawv ua raws cov qauv ib yam li "Seg 10" thiab "Seg 9" thiab tsis tsim nyog piav qhia)

“Seg 1” (id = 0001)

Xya ntu qhia pom 1.

• Cov txiaj ntsig: bin = "0001" thiab td = 0.
• Mus rau lub xeev "dawb paug 2" ntawm qhov nce ntxiv tom ntej ntawm lub moos (tsis xav tau lub tswv yim xav tau).

"Blank 2" (id = 1111)

Xya ntu ntu qhia pom 0. Lub hom phiaj ntawm lub xeev thib ob yog kom muaj lub xeev cais rau thaum td = 1 rau kev nyab xeeb.

• Cov txiaj ntsig: bin = "1111" thiab td = 1.
• Mus rau lub xeev "dawb paug 1" ntawm qhov nce ntxiv ntawm lub moos (tsis xav tau cov lus qhia ntxiv).

"Tsis muaj dab tsi 1" (id = 0000)

Xya ntu ntu qhia pom 0. Qhov no yog lub xeev qhov system nyob hauv thaum lub tshuab tseem ceeb hauv lub xeev "teeb tawm, tsis pom kev txav chaw".

• Cov txiaj ntsig: bin = "0000" thiab td = 0.
• Mus rau lub xeev "seg 10" yog timer = 1.

Kauj Ruam 3: Xeev Lub Tshuab Tshuab Tseeb Tseeb, Ua Kom Zoo Tshaj Plaws, thiab Tso Tawm Sib Piv

Cov kauj ruam tom ntej yog los tsim cov lus tseeb rau ob lub xeev cov tshuab thiab kev ua kom zoo siab thiab cov zauv tso tawm rau txhua fsm. Rau txhua qhov fsm excitation equation, yuav tsum muaj qhov sib npaug rau txhua lub xeev tom ntej encoded me ntsis raws li lub xeev tam sim no thiab nws cov cim qhia tawm. Rau txhua qhov fsm tso tawm qhov sib npaug, yuav tsum muaj qhov sib npaug rau txhua lub teeb liab tso tawm raws li lub xeev tam sim no. Tag nrho plaub pawg sib npaug tuaj yeem rub tawm los ntawm cov lus tseeb uas tau piav qhia. (qn yog lub xeev tom ntej encoded me ntsis rau txhua lub tshuab hauv lub xeev, thiab q yog lub xeev tam sim no)

(000) sib npaug rau q (2) 'q (1)' q (0) ', thiab (0000) sib npaug rau q (3)' q (2) 'q (1)' q (0) '

(ex. (0101) yog q (3) 'q (2) q (1)' q (0) thiab (110) yog q (2) q (1) q (0) ')

Kev ua kom zoo siab rau qhov tseem ceeb fsm:

• qn (2) = (ms) '(ns)
• qn (1) = (ms) '(ns)' + (ms) (orx) '[(td) (001) + (010)] + (ms) [(011) + (100)]
• qn (0) = (ms) '(ns)' + (ms) (orx) '[(000) + (td)' (001)]

Cov zauv tso tawm rau lub fsm tseem ceeb:

• teeb = (000) + (001) + (100)
• timer = (001)

Kev ua kom zoo ib yam rau lub txee fsm:

• qn (3) = t [(0000) + (1010) + (1001) + (0001)]
• qn (2) = t [(1000) + (0111) + (0110) + (0101) + (0001)]
• qn (1) = t [(0000) + (1000) + (0111) + (0100) + (0011) + (0001)]
• qn (0) = t [(1010) + (1000) + (0110) + (0100) + (0010) + (0001)]

Cov zauv tso tawm rau lub txee fsm:

• txd = (1111)
• bin (3) = (1010) + (1001) + (1000) + (1111) + (0000)
• bin (2) = (0111) + (0110) + (0101) + (0100) + (1111) + (0000)
• bin (1) = (1010) + (0111) + (0110) + (0011) + (0010) + (1111) + (0000)
• bin (0) = (1001) + (0111) + (0101) + (0011) + (0001) + (1111) + (0000)

Kauj Ruam 4: Wrapper, Submodules, & Constraint

Raws li tau piav qhia hauv Kauj Ruam 1, cov qauv no xav tau rau txoj haujlwm no thiab txhua tus tau koom ua ke nrog cov ntawv qhwv lub npe "final_proj.vhd". Cov ntaub ntawv txwv lub npe "Basys3_Master.xdc" yog siv los txuas txhua qhov qhwv cov ntaub ntawv nkag mus thiab tso tawm mus rau qhov hloov pauv, xya ntu ntu, thiab I/O cov chaw nres nkoj ntawm Basys 3 board. Tus tswv hloov yuav tsum yog qhov hloov pauv ntawm lub rooj tsavxwm ze rau ntawm ib sab cov xov hlau nyob ntawm, qhov ib txwm/phau ntawv hloov yog qhov thib ob nyob ze, thiab peb qhov hloov pauv sawv cev rau peb lub suab ntsuas yog peb qhov hloov tam sim ntawd ib sab ntawm qhov ib txwm/phau ntawv hloov. Txhua txoj cai (kab zauv boolean, cov ntawv tshaj tawm, thiab lwm yam) twb tau sau tawm hauv cov ntawv, yog li koj tsis tas yuav sau dab tsi ntxiv los ua txoj haujlwm no.

Kauj Ruam 5: I/O Ports rau LED

Kauj ruam kawg rau txoj haujlwm no yog siv coj los qhia seb puas yog lossis tsis yog (teeb) tiag tiag qhib thiab tua. Cov thaiv tau qhia hauv ob daim duab. Nco ntsoov tias muaj tus tiv thaiv nyob rau hauv kab nrog cov coj (tsawg kawg 330 ohms) kom tsis txhob hlawv cov coj thiab xyuas kom tseeb tias tus coj tus pin ntev txuas nrog tib tus poj niam lub taub hau ntawm lub hauv paus pawg thawj coj saib raws li cov xaim liab pom (sab saum toj) sab xis) thiab tus pin luv txuas nrog hauv av, tib tus poj niam lub taub hau zoo li cov xaim dub pom (sab saum toj, thib ob ntawm sab laug).