基于 FPGA Vivado 的数字钟设计

FPGA技术江湖 · 发表于 2023-8-18 21:25

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本帖最后由 Heaven_1 于 2023-8-22 10:05 编辑

本篇掌握基于diagram的Vivado工程设计流程，学会使用IP集成器，添加 IP 目录并调用其中的IP。本篇实现了一个简单的数字钟，能实现计时的功能。由于数码管只有4位，因此本数字钟只能计分和秒。本系统的逻辑部分主要由74系列的IP构成。

操作步骤

1) 双击桌面图标打开Vivado 2017.2，或者选择开始>所有程序>Xilinx Design Tools> Vivado 2017.2>Vivado 2017.2；

3) 将新的工程项目命名为‘lab2’，选择工程保存路径，勾选‘Create project subdirectory’，创建一个新的工程文件夹，点击Next继续；

6) 最后在新工程总结中，检查工程创建是否有误。没有问题，则点击Finish，完成新工程的创建；

工程建立完毕，我们需要将lab2这个工程所需的IP目录文件夹复制到本工程文件夹下。本工程需要两个IP目录：74LSXX_LIB与InteRFace。74LSXX_LIB 和Interface都位于\Basys3_workshop\sources\lab2文件夹下

2) 在Project Settings栏中展开IP项，选择‘Repository’，点击‘+’添加。

3) 选择之前复制的IP文件夹

4) 确认弹窗提示一共添加了27个IP核

3. 创建原理图，添加IP，进行原理图设计。

2) 将新的设计命名为‘digital_clock’。

3) 在原理图设计界面中，主要有两种方式添加IP核：①Diagram窗口上方的快捷键；②在原理图界面中鼠标右击，选择‘Add IP’。

4) 在IP选择框中搜索需要添加的IP，例如74LS90。

5) 按Enter键，或者鼠标双击该IP，可以完成添加。本设计共需要添加4个74LS90，以及74LS08、seg7decimal、clk_div各1个。添加完成后如下图所示：

6) 添加一个clock IP，在IP搜索框中搜索‘clock’，选择‘Clocking Wizard’添加。双击IP进行配置，在‘Output Clocks’一项，设置输出时钟为两路100MHz输出。

7) 在Output Clocks下方，不要勾选‘reset’和‘locked’，点击OK完成IP配置。

8) 再添加一个concat IP，在IP搜索栏中搜索‘concat’并添加。双击IP进行配置，将端口数设为16。

9) 同样的，再添加一个端口数为8的concat IP。至此，我们已经完成添加本设计中所有需要使用的IP。如下图所示：

10) 创建输出端口，鼠标右键选择8位concat的‘dout[7:0]’引脚，选择‘Make External’。

11) 完成后，如下图所示：

12) 同样的，将seg7decimal IP的clr、a_to_g、an、dp这4个引脚，以及clock IP的clk_in1引脚，以及任意一个74ls90 IP的r9_1引脚make external。

13) 修改端口名，双击端口‘r9_1’，在左侧的External Port Properties窗格中将其命名为GND。

14) 同样的，将‘clk_in1’更名为‘clk’，‘dout[7:0]’更名为‘JC[7:0]’，‘a_to_g[6:0]’更名为‘seg[6:0]’，如下图所示：

15) 按照下图连线，可以参考‘连线攻略.txt’文件。

16) 点击图纸上方的按键，验证设计的正确性。

21) 在Sources窗格中鼠标右键‘digital_clock’，选择‘Create HDL Wrapper’。

22) 使用默认选项，点击OK继续，完成HDL文件的创建。

23) 至此，原理图的设计已经完成。

1）在Flow Navigator中，展开PROJECT MANAGER，点击‘Add Sources’。

5. 综合、实现、生成比特流文件

Analog Discovery2(AD2)

2）连接AD2与电脑，打开WaveForms软件，获取WaveForms软件，可以在公众号内部回复“WaveForms软件安装包”。

3）在工具栏选择Settings>Device Manager，打开设备管理器。

4）选择连接的设备，点击‘Select’。

5）在左侧的功能选择栏选择‘Logic’，使用逻辑分析仪。

6）在窗口中点击‘Click to Add channels’，选择‘Bus’。

7）将DIO 0-3端口添加到Bus1。

8）同样的，点击左上角，将DIO 4-7端口添加到Bus2。完成后，如下图所示：

9）点击‘Run’，观察数字时钟的秒针输出。

OpenScope

在本地电脑中，默认值为http://localhost:42135

7) 选择连接OpenScope的串口，点击Open打开串口。

8) 使用默认设置，在最下方点击‘DONE’完成添加。

9) 点击打开添加的设备，在界面右侧将Time设置为5s，在Trigger一栏选择OFF。

10) 在界面右侧找到Digital一项，选择ANALYZER，依次点击1-8端口。

11) 点击右上方的‘SINGLE’按钮运行一次，完成后在左侧波形图中可以观察秒针的输出，可以使用鼠标拖动波形，方便观察。

Mcu_001 · 发表于 2023-8-22 10:10

有开发板嘛。

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