EDA技術(shù)在微機接口技術(shù)實驗教學(xué)中的應(yīng)用
微機接口技術(shù)是計算機專業(yè)的核心課程之一,是學(xué)習(xí)計算機硬件系統(tǒng)的關(guān)鍵課程。搞好該課程的實驗教學(xué),對于加深對課程的理解、培養(yǎng)設(shè)計能力和創(chuàng)新能力具有重要的意義。多年來,微機接口技術(shù)課程的實驗一直使用專用實驗箱,但存在幾個方面的問題:
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/190641.htm(1) 實驗箱系統(tǒng)中的硬件結(jié)構(gòu)基本固定,器件的品種、數(shù)量擴展困難,因此以驗證型的實驗為主,學(xué)生的設(shè)計難以突破實驗箱的限制;
(2) 實驗方法與前期課程脫節(jié),與技術(shù)的發(fā)展脫節(jié);
(3) 由于實驗箱中需學(xué)生插接的連線很多,只要一個接觸不良就會影響實驗的完成。因此有必要改革微機接口課程的實驗?zāi)J健?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/EDA">EDA技術(shù)的出現(xiàn),革新了傳統(tǒng)的手工設(shè)計過程。微機接口設(shè)計作為一個典型的復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計,其設(shè)計方法發(fā)生了根本性的變革,因此應(yīng)用EDA技術(shù)是微機接口課程實驗改革的方向。
1 EDA技術(shù)簡介
EDA技術(shù)是指以計算機為工作平臺,以EDA軟件工具為開發(fā)環(huán)境,以硬件描述語言為設(shè)計語言,以可編程器件為實驗載體,以專用集成電路、片上系統(tǒng)芯片為目標器件,以電子系統(tǒng)設(shè)計為應(yīng)用方向的電子產(chǎn)品自動化設(shè)計過程,是一種基于芯片的現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計方法。EDA技術(shù)主要包括4個方面的內(nèi)容:
大規(guī)模可編程邏輯器件;硬件描述語言;開發(fā)軟件工具;實驗開發(fā)系統(tǒng)。
其中,大規(guī)模可編程邏輯器件是利用EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)設(shè)計的載體硬件,描述語言是利用EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)設(shè)計的主要表達手段,開發(fā)軟件工具是利用EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)設(shè)計的智能化的自動化設(shè)計工具,實驗開發(fā)系統(tǒng)則是提供芯片下載電路及EDA實驗/開發(fā)的外圍資源,供硬件驗證用。在實驗教學(xué)中,實驗硬件使用了我們開發(fā)研制的CPLD開發(fā)系統(tǒng),其中的CPLD器件為Xilinx公司XC95系列的XC95144PQ160,實驗使用VHDL為設(shè)計語言,選用了XilinxISE7.1i作為實驗軟件。
2 設(shè)計實例——鍵盤接口設(shè)計
下面以鍵盤接口設(shè)計為例,說明EDA技術(shù)在微機接口技術(shù)實驗教學(xué)中的應(yīng)用。
2.1 硬件設(shè)計
硬件實現(xiàn)框圖如圖1所示。
2.2 按鍵掃描
本設(shè)計采用16.384 MHz時鐘,緩沖后除了為其他芯片提供工作時鐘外,還可采用計數(shù)的方法進行分頻,以得到125 Hz的參考時鐘。這個時鐘,就用來作幾個與鍵盤處理息息相關(guān)的進程敏感事件。按鍵采用通用的掃描方式,4組行掃描線是在每一個分頻時鐘的下降沿,利用1個預(yù)先設(shè)計的4位狀態(tài)機產(chǎn)生,在每一個掃描線送出的同時,讀取列值(COL),即按鍵碼。按鍵行掃描時序圖如圖2所示。
2.3 按鍵的識別
如果本次掃描沒有鍵按下,按鍵碼賦值為00H。如果掃描到鍵碼不為0(即有鍵按下),將該鍵碼對應(yīng)的鍵值送至存儲器指定地址data key暫存。然后再觸發(fā)中斷,接受處理器的訪問。本設(shè)計中CPLD將鍵碼轉(zhuǎn)換為標準鍵盤按鍵的ASCII碼,可以直接送至數(shù)據(jù)線由處理器做讀取、判斷處理,而無需再做轉(zhuǎn)換。
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