3 Лабораторный практикум на базе плис xc9572xl
3.1. Описание стенда
Микросхема XC9572XL была выбрана из-за ряда преимуществ, таких как:
1) ПЛИС с архитектурой CPLD;
2) самое большое количество циклов запись/стирание (не менее 10 тыс.);
3) доступность и относительная дешевизна;
4) большой срок хранения конфигурации;
5) поддержка JTAG;
6) простота программирования;
7) бесплатное программное обеспечение для разработок;
8) наличие большой библиотеки элементов.
Микросхема XC9572XL – высокопроизводительная ПЛИС семейства XC9500XL, емкостью 1600 логических вентилей и минимальной задержкой распространения сигнала контакт – контакт (5 нс). Состоит из четырех 54V18 функциональных блоков. [7] На рис. 3.1 изображена структурная схема стенда.
Рисунок 3.1 – Структурная схема стенда
На рис.3.2 изображен внешний вид стенда
Рисунок 3.2 - Внешний вид стенда
Здесь (дальше описание всех элементов стенда)
3.2. Принципиальная схема платы плис
На рисунке 3.3 изображена принципиальная схема ПЛИС.
Рисунок 3.3 – Принципиальная схема ПЛИС
Плата ПЛИС состоит из:
-Микросхемы ПЛИС (D1);
- Кварцевого генератора на 50 МГц (D2, L1, C1);
- Светодиодного индикатора подачи напряжения на плату (VD1, R1);
- Преобразователя напряжения (C2,C3,C4,C5,D3);
- Пользовательских разъемов (Х1, Х2, Х3, Х4).
3.2. Принципиальная схема стенда
На рисунке 3.4 изображена принципиальная схема стенда
Рисунок 3.4. – Принципиальная схема стенда
Плата учебного стенда имеет в своем составе разъемы:
- X1 – для подключения к компьютеру;
- X2 – для подключения к плате ПЛИС (разъем программирования);
- X3, X4 – пользовательские разъемы.
Также на плате расположены:
- Программатор, состоящий из блока X1, резисторов R1 - R14, диодов VD1, VD2, конденсаторов C1 – C5, блока X2, D1,D2;
- Четырехсимвольный семисегментный индикатор (VT1, VT2,VT3, VT4);
- Блок светодиодов (VD3, VD4, VD5, VD6, VD7, VD8, VD9, VD10);
- Блок переключателей (SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6, SW7, SW8);
- Блок кнопок (BTN1, BTN2, BTN3, BTN4, BTN5, BTN6).
3.3. Составляющие элементы стенда
Светодиоды
Восемь отдельных светодиодов подключены к выходам ПЛИС (LD1- P27, LD2- P28, LD3- P29, LD4- P30, LD5- P31, LD6- P32, LD7- P33, LD8- P34.
На рис. 3.5 изображена схема подключения светодиодов.
Рисунок 3.5. – Схема подключения светодиодов
Кнопки
Пять кнопок подключены к выходам ПЛИС (BTN1- P44, BTN2- P43, BTN3- P42, BTN4- P40, BTN5- P41,). Кнопки присоединены к VCC3.3 через резистор 47кОм. Когда кнопка нажата, ее контакты подключаются к «земле» через резистор 4.7кОм. На делителе напряжения 47кОм - 4.7кОм (1/10 от VCC3.3) возникает сигнал логического нуля и держится все время пока кнопка нажата. Подавление дребезга обеспечивают RC - фильтр и триггер Шмитта D1. Эта схема создает высокий логический сигнал, когда кнопка нажата.
На рис. 3.6 изображена схема подключения кнопок.
Рисунок 3.6. – Схема подключения кнопок
Переключатель
Восемь переключателей подключены к выходам ПЛИС (SW1- P19, SW2- P18, SW3- P16, SW4- P14, SW5- P36, SW6- P37, SW7- P38, SW8-P39). Переключатели используют 4.7 кОм резистор для токовой защиты входов ПЛИС.
На рис.3.7 изображена схема подключения переключателей.
Рисунок 3.7. – Схема подключения переключателей
Светодиодный дисплей
Семисегментный светодиодный дисплей подключен к выходам ПЛИС (a- P13, b- P22, c- P23, d- P5, e- P12, f- P8, g- P6, dp-P7, A1- P20, A2- P21, A3- P3, A4- P2).
Катоды всех 32 сегментов (см. рис. 3.8) на дисплее собраны в 8 групп (СА, СВ, СС, CD, CE, CF, CG, DP). Аноды всех 32 сегментов на дисплее собраны в 4 группы.
.
Рисунок 3.8. – Схема подключения светодиодного дисплея
Схема создает мультиплексированный дисплей и организована по принципу динамической индикации.