DE2开发板指导手册

DE2教学开发板感谢您使用AlteraDE教学开发板。这块板子的着眼于为在数字逻辑，计算机组织和FPGA方面的学习提供一个理想的工具。它在硬件和CAD工具上应用先进的技术为学生和专业人员展示了一个宽广的主题。该板具有多种特点，非常适合各大学课程在实验室环境下的一系列设计项目和非常复杂尖端的数字系统的开发和应用。Altera公司为DE2板提供了一套支持文件，例如学习指导，现成的教学实验练习和丰富的插图说明。DE2的特点DE2板是以CycloneII2C35FPGA为特点的672针引脚的包装。板上所有重要的部件都与板上的芯片相连，使用户能够控制板上各种的操作。DE2板包括了很多开关（兼有拨动开关和按键），发光二极管和七段数码管。在更多进一步的实验中还用到了SRAM，SDRAM，Flash以及16×2的字符液晶。需要进行处理器和I/O接口试验时，可以简单的用AlteraNiosII处理器和象RS-232和PS/2标准接口。进行涉及音频和视频的实验时，也有标准MIC、line-in、line-out接口（24位音频解编码器），video-in（TVDecoder）和VGA（10-bitDAC），这些特点都能够被用来制作CD质量的音频应用程序和专业的视频图象。为了能够设计更强大的项目，DE2还提供了USB2.0接口（包括主、从USB），10/100M自适应以太网，红外（IRDA）接口，以及SD卡接口。昀后，可以通过两排扩展I/O口与其它用户自定义的板子相连。支持材料软件拥有DE2开发板的特征的QUARTUSII网络版的CAD系统，以及NiosII嵌入式处理器，也为学生和师提供了该板的一些帮助文件，如使用说明和应用实例。传统的FPGA教学开发板的制造商提供了大量的的硬件和软件CAD工具支持，但极少提供直接面向教学目的的帮助文件。但Altera公司的DE2板别树一帜，除了DE2板的硬件和软件外，Aletra公司也为一些典型的逻辑设计课程和计算机组织提供了全套的能够在实验室条件下实现的实验练习。对一些大学课程来说，DE2和一些可用的实验能够提供现成有效的教学平台。应用于大学和大专课程逻辑电路的设计课程和计算机组织常常需要一个能用于实验室的设备。在现今，实验室设备应该能是一个理想的设计工具，并且能适用于简单的任务乃至挑战那些需要更加高深的知识的设计。而DE2正是如此。应用于工程师DE2自带先进的CycloneIIFPGA,可自由选择存储卡以及一些高级的I/O口驱动，对各类数字系统的实现来说是一个理想的平台，它还有音频、视频、网络和存储设备。对以AlteraNiosII为处理器的嵌入式应用中也是一个理想工具。详述FPGACycloneIIEP2C35F672C6型号的FPGA和EPCS16系列的配置驱动I/O驱动z采用USBBlaster对FPGA进行配置z10/100M自适应以太网，RS-232，红外接口z视频输出接口（VGA10-bitDAC）z视频输入接口（NTSC/PAL/Multi-format）zUSB2.0(A型和B型)zPS/2鼠标或键盘接口z音频输入输出线，MIC输入（24-bit音频编解码器）z扩展I/O（76根信号线）存储容量z8-MBSDRAM，512-KBSRAM，4-MBFlashzSD卡插槽开关，发光二极管，液晶和晶振18个拨动开关4个去抖按键8个七段数码管16×2字符液晶27-MHZ和50MHZ的晶振，外部SMA时钟输入高级应用实例DE2开发板能实现大部分的项目设计，具体如下图所示：软件安装：1．Altera软件安装套件含有两片光盘：zQuartusII网络版光盘：用户使用DE2开发板需要从这张光盘安装软件。它支持所有逻辑电路设计的设计步骤包括设计接口，综合，放置元件、布局布线、仿真、和配置。这个软件是一个理想的设计工具，它可以设计从简单的逻辑电路设计的学习到在市场上所有的包含数以百万计的门电路现代商业产品的各种各样的逻辑电路。安装光盘时只需将光盘插入光驱然后依指示操作即可。QuartusII的使用说明都包含在DE2系统光盘里，描述如下：zNiosII嵌入式处理器CD盘：使用到NiosII嵌入式处理器时需要这片光盘上的软件。NiosII处理器作为一个功能强大而且容易使用的处理器在工业中被广泛地使用，但它同时也是一个优秀的学习工具。2．安装USBBlaster驱动软件，在“GettingstartwithAltera’sDE2Board”这个说明文件中已提到。3．DE2系统光盘为开发板的使用提供了大量的材料。将光盘插入电脑的光驱里用户在电脑上应该看到有以下内容：zDE2用户手册和器件手册：用户完全手册都在DE2_user_maual的文件夹里。DE2板上每一个器件的数据手册在DataSheets文件夹下，像LCD,AudioCODEC(音频多媒体数字信号编解码器)，红外设备，RS232,TV解码器，USB，以太网以及VGADAC(DigitaltoAnalogConverter)等。zDE2电路图：所有基于DE2的电路详解图都在DE2_schematic的文件夹下z说明书：说明书包含在DE2_turorials的文件夹下，它讲解了如何使用QuartusII软件和DE2板。主要包括QuartusII介绍，DE2板入门，使用LPM库文件，时序分析，QuartusII仿真，以及利用QuartusII软件使用NiosII和SOPCBuilder。z实验练习：光盘中提供了一套现成的用于教学的实验练习，这些练习将有助于自学，或者作为实验室重要的一部分服务于大学和大专的数字逻辑课程。前面练习都是一些简单的例子，只图解了一些基本的概念，演示了DE2一些简单的操作，像如何使用开关和控制LED和七段数码管。后面的一些练习加入了一些更进阶的主题比如算术电路，计数器，状态机，存储器，数据通道和简单的处理器。这些说明都可以有DE2_lab_exercises的文件夹下找到。子文件夹下包含了VHDL和verilogHDL的叙述。z演示：所有的演示图解了DE2板的特点，它包含在DE2_demonstrations文件夹下。实例包括：VGA控制器（VGAGraphicGenerator)，TV控制器，音乐播放器，SD卡播放器，PS/2键盘，SDRAM控制器，闪存控制器（Flashcontroller）,RS232控制器，USB控制器，和以太网控制器，每一个实例都提供了可以下载到DE2板上的程序文件以及VerilogHDL的原代码。zDE2控制面板：这个应用程序在PC平台的WindowsXP环境下运行，可以通过USB电缆使用远程控制DE2板。DE2控制面板在DE2_control_panel的文件夹下，控制器面板的使用说明在DE2的用户手册里。上电测试为了能够在DE2板上实现电路设计，有必要安装副带的软件，正如前面所提及的。如果没有安装任何软件，简单的电源测试也能够进行：1．插上电源（交流电源100V-240-240V到直流9V的转换），确保RUN/PROG开关打在RUN状态。2．用USB电缆连接上你的电脑和DE2板3．将DE2上的VGA连接器连到VGA显示器上,然后用绿色的输出线把音频连接器连到扬声器或者耳机上.4．按下红色的电源按钮打开DE2的电源,你将可以观察到以下情况:z蓝色电源指示灯亮及蓝色的状态指示灯亮.z七段数码管显示器显示一系列的字符z红色和绿色的LED闪烁zVGA显示器显示彩色图案z当SW17开关开的时候,音频输出将产生嗡嗡声,断开SW17，然后通过麦克风发声然后听声音zLCD显示WelcometotheAlteraDE2Board,第一章DE2开发组件DE2开发组件包含全部组件用于DE2开发板与在Windows上运行的软件。1.1组件目录图1.1是DE2开发包的照片图1.1DE2开发包DE2开发包中包含以下组件：zDE2开发板，z用于FPGA配置和调试的USB连接线，z一张CD光盘包括DE2说明文件和相关材料，用户手册、控制面板的作用、参考设计和范例、设备数据表、指南、一套试验练习题，zCD里面有Altera’sQuartusII网络版，NiosII嵌入式设计评估版软件，z六个硅胶支撑柱，一些I\O口的插针，z开发板的塑料包装，z9V直流电源。1.2DE2开发板的套件按照下面的步骤来安装：1、如图1.2，在DE2开发板的六个铜脚上套上硅胶套；2、塑料的封面为DE2开发板提供了特别的保护，这层塑料是用螺丝安装在板的表面的。图1.2DE2开发板的支撑脚1.3帮助如果你遇到问题可以从下面的地址中获得帮助：•AlteraCorporation101InnovationDriveSanJose,California,95134USAE-mail:[e-mail]•TerasicTechnologiesNo.356,Sec.1,FusingE.Rd.JhubeiCity,HsinChuCounty,Taiwan,302E-mail:[e-mail]:DE2.terasic.com•ArchesComputingUnit708-222SpadinaAveToronto,Ontario,CanadaM5T3A2E-mail:[e-mail]:DE2.archescomputing.com你也可以从一个专门为DE2开发板建立的BBS上面获得帮助，BBS是一个DE2板的知识库，这里有使用者提的问题，分享设计例子等资源。BBS地址：第二章AlteraDE2开发板这一章将展示DE2开发板的细部特写，介绍它的设计特点。2.1设计和组成如图2.1为DE2开发板的照片，它描述了DE2开发板的布局、指出了接口（输入输出口）基本组成部分的位置.图2.1DE2开发板DE2开发板有许多特点，它可以使用户实现多种的电路设计，从简单电路到多媒体应用。DE2开发板提供以下硬件：·AlteraCycloneII2C35FPGA芯片·Altera串行配置设备-EPCS16·用于配置的USBBlaster（板上）和用户API，支持JTAG和支持主动配置模式（AS）·512-KbyteSRAM·8-MbyteSDRAM·4-MbyteFlash（有些板子上为1M）·SD卡插槽·四个按键·18个拨动开关·18个红色发光二极管·9个绿色发光二极管·50-MHz和27-MHz时钟频率振荡器·拥有输入输出和麦克风接口的24位CD音质多媒体数字信号音频编解码器·可以VGA输出的VGA数据采集和控制器（10位三倍高速数据采集和控制系统）·视频解码器(NTSC制式/PAL制式)和视频输入接口·10/100以太网控制器·具有A型和B型连接口的USB主控制器和从属控制器·RS-232收发器和9针连接器·PS/2鼠标/键盘连接器·IrDA收发器·有二极管保护的两个四十针扩展接口除这些硬件特点之外，DE2开发板还有支持标准输入输出的软件和一个便捷的各个部分的控制面板。软件还提供了大量展示DE2开发板高级能力的范例。为了使用DE2开发板，用户应该熟悉QuartusII软件。通过读DE2开发板使用指南和QuartusII入门介绍可以获得必要的知识（存在三个版本的入门设计方法，分别是Verilog,VHDL和原理图）。在与DE2开发板一起的DE2系统光盘的DE2_tutorials目录下提供了这些指南，也可以在Altera’sDE2网页上去找。2.2DE2开发板的结构框图图2.2给出了DE2开发板的结构框图。为了给用户提供昀大的方便，所有的接口均通过FPGA驱动。因此，用户可设置FPGA去执行任何一种系统设计。图2.2DE2开发板的结构框图以下是关于图2.2的框图更详细的信息：CycloneII2C35FPGA·33,216逻辑单元·105M4KRAMblocks·35个乘法器·4个同步逻辑器·475个I/