Nios V DE1-SoC plakan (4/5): HEX bistaratzailea eta tenporizadorea

Aurreko ikasgaietan, memorian mapatutako sarrera/irteera erabili duzu kontrol errazetarako: nabigatzaileko NSW sarrerak, JP1eko GPIO datuak eta LEDR irteerak. Orain ideia bera aplikatuko diezu FPGA sistema finkoan dauden beste bi periferiko osatuagori.

Periferikoa Nios V prozesadoreak helbide jakinetan irakurriz eta idatziz kontrolatzen duen hardware-blokea da. Ez duzu FPGAren diseinua aldatuko. main.c ordeztuko duzu C adibide txikiekin, ELF programa konpilatu eta kargatuko duzu, eta plakaren portaera erregistroen azalpenarekin bat datorren egiaztatuko duzu.

Derrigorrezko bi adibideak hauek dira:

• hex_counter: patroi kodetuak idazten ditu HEX0 bistaratzailean.
• timer_blink: tarte-tenporizadorea konfiguratzen du eta LEDR0-ren egoera txandakatzen du.

Erregistro-mapa osoa kontsultatzeko, erabili FPGAcademy DE1-SoC Computer with Nios V eskuliburua. Jarduerak behar diren zatiak azaltzen ditu: HEX3_HEX0, 0xFF200020 helbidean, eta tarte-tenporizadorea, 0xFF202000 oinarri-helbidean.

Nabigatzaileak Nios V-ren NB0..NB3 botoi logikoak erakusten ditu. JP1/GPIO sarrerak dira; ez dute 0xFF200050 helbideko FPGAcademyren KEY erregistroa erabiltzen.

Derrigorrezko lanerako, erabili ondorengo HEX eta tenporizadore adibideak. Botoien aukerako atalak behar duen azalpena eta kodea ditu: NB0..NB3 JP1eko sarrera logiko gisa erabiltzen ditu, KEY0..KEY3 izenak erabili gabe.

HEX bistaratzaileek zazpi segmentu dituzte. 3 digitua erakusteko ez da zuzenean hiru zenbakia idazten: segmentu bakoitza piztu edo itzaltzen duen bit-patroia idazten da.

hex_counter adibideak segmentu-patroiak HEX3_HEX0 erregistroan idazten ditu, 0xFF200020 helbidean.

HEX3_HEX0 erregistroko byte bakoitzak bistaratzaile bat kontrolatzen du. Programa honek beheko byteko patroia aldatzen du, HEX0 kontrolatzeko; gainerako byteak zeroan idazten ditu. 0x3F ez da zero zenbakia: 0 digitua marrazteko behar diren segmentuak pizten dituen patroia da.

Adibideak:

• 0 digituaren patroia 0x3F da.
• 1 digituaren patroia 0x06 da.
• A digitu hamaseitarraren patroia 0x77 da.

Erabili kode hau hex_counter programarako:

Hautatu bloke osoa main.c fitxategian kopiatu aurretik; hasierako kode osoa ordeztu behar duzu.

/* DE1-SoC Computer with Nios V -- memorian mapatutako S/I */
volatile int *HEX3_HEX0 = (int *) 0xFF200020;  /* 7 segmentu: HEX3..HEX0 */

static const unsigned char HEX_CODE[16] = {
    0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F,
    0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07,
    0x7F, 0x67, 0x77, 0x7C,
    0x39, 0x5E, 0x79, 0x71
};

static void delay(void)
{
    volatile int i;
    for (i = 0; i < 2000000; i++) {
    }
}

int main(void)
{
    int count = 0;

    while (1) {
        *HEX3_HEX0 = HEX_CODE[count & 0xF];
        count++;
        delay();
    }
    return 0;
}

Jaso hex_counter kargatu ondoren behatutakoa taulan. Espero den portaera emanda dago. Gehitu HEX0-n ikusitako bi digitu edo patroi desberdin, eta hautatu zuzena, hutsegitea edo ezin ondorioztatu emaitza gisa.

timer_blink adibideak FPGAren tarte-tenporizadorea programatzen du, 0xFF202000 oinarri-helbidean. Denbora-tartea ezarri, tenporizadorea abiarazi, tartea amaitu den adierazten duen bita galdeketa bidez irakurri, bit hori zeroan jarri eta LEDR0-ren egoera aldatzen du.

Tenporizadorearen erlojua 100 MHz-ekoa da; beraz, 50.000.000 ziklok segundo erdia ematen dute gutxi gorabehera. Hasierako 32 biteko zenbaketa-balioa 16 biteko bi erregistrotan banatzen da, interfazeak beheko eta goiko erdiak bereiz gordetzen dituelako. LEDak egoera aldatzen du tarte bakoitzean: piztu-itzali ziklo osoak bi tarte behar ditu, segundo bat inguru. Kamerako atzerapenak behaketari eragin diezaioke; begizta honek software bidez detektatzen du tartearen amaiera.

Erabilitako tenporizadore-erregistroak:

• STATUS, +0x0 desplazamenduan: 0. bita, TO, bat bihurtzen da tartea amaitzean.
• CONTROL, +0x4 desplazamenduan: STOP gelditzeko da, START abiarazteko eta CONT zenbaketa etengabe errepikatzeko.
• PERIOD_LO, +0x8 desplazamenduan: zenbaketa-balioaren beheko 16 bitak.
• PERIOD_HI, +0xC desplazamenduan: zenbaketa-balioaren goiko 16 bitak.

Erabili kode hau timer_blink programarako:

Hautatu bloke osoa main.c fitxategian kopiatu aurretik; aurreko kode osoa ordeztu behar duzu.

/* DE1-SoC Computer with Nios V -- memorian mapatutako S/I */
volatile int *LEDS = (int *) 0xFF200000;  /* LED gorriak */

#define TIMER_BASE      0xFF202000
#define TIMER_STATUS    (*(volatile short *)(TIMER_BASE + 0x0))
#define TIMER_CONTROL   (*(volatile short *)(TIMER_BASE + 0x4))
#define TIMER_PERIOD_LO (*(volatile short *)(TIMER_BASE + 0x8))
#define TIMER_PERIOD_HI (*(volatile short *)(TIMER_BASE + 0xC))

#define TIMER_TO        0x1
#define TIMER_CONT      0x2
#define TIMER_START     0x4
#define TIMER_STOP      0x8

int main(void)
{
    const unsigned int half_second = 50000000u;  /* 100 MHz-eko tenporizadore-erlojua */
    int led = 0;

    TIMER_CONTROL = TIMER_STOP;
    TIMER_PERIOD_LO = (short)(half_second & 0xFFFFu);
    TIMER_PERIOD_HI = (short)((half_second >> 16) & 0xFFFFu);
    TIMER_STATUS = 0;  /* TO zeroan jarri */
    TIMER_CONTROL = TIMER_CONT | TIMER_START;

    while (1) {
        if ((TIMER_STATUS & TIMER_TO) != 0) {
            TIMER_STATUS = 0;  /* TO zeroan jarri */
            led ^= 1;
            *LEDS = led;
        }
    }
    return 0;
}

Jaso tenporizadoreak kontrolatutako LEDaren piztu-itzali zikloa taulan. Mantendu 10 segundoko behaketa-tartea, irakasleak proba luzeagorik eskatu ezean. Ebidentzian, idatzi zer aldatu den —adibidez, itzalita → piztuta → itzalita— eta, ahal baduzu, aldaketen gutxi gorabeherako uneak behaketa hasi duzunetik. Baloratu denbora-tarteak nahikoa erregularrak diruditen aurreikusitako erabilerarako, eta hautatu zuzena, hutsegitea edo ezin ondorioztatu.

Hautatu aurreko adibideetako bat, eta egin aldaketa txiki eta behagarri bat.

Adibideak:

• hex_counter programan, aldatu sekuentzia balio hamaseitar bikoitiak soilik erakusteko.
• hex_counter programan, kontrolatu bi HEX digitu, HEX0 bakarrik erabili ordez.
• timer_blink programan, aldatu denbora-tartea LEDR0-k azkarrago edo motelago parpadeatzeko.
• timer_blink programan, aldatu LEDR erregistroko beste bit baten egoera.
• Botoien aukerako lan osagarrian, irakurri JP1eko 0.–3. bitak NB0..NB3 kontroletatik eta erakutsi LEDR0..LEDR3 irteeretan. Hurrengo aukerako atalean dago; ez du derrigorrezko HEX edo tenporizadore aldaketa ordezten.

Urruneko NB0..NB3 botoi logikoek JP1eko datu-erregistroaren 0.–3. bitak erabiltzen dituzte. Galdeketa-ariketa labur bat egiteko balio dute. Ez dira FPGAcademyren KEY portua, eta egungo nabigatzaileko kontrolek ez dute haren datu-erregistroa erabiltzen.

C-ko oinarrizko adibidea:

volatile int *LEDS = (int *) 0xFF200000;
volatile int *JP1 = (int *) 0xFF200060;
volatile int *JP1_DIR = (int *) 0xFF200064;

int main(void)
{
    *JP1_DIR = 0;
    while (1) {
        *LEDS = (*JP1) & 0xF;   // NB0..NB3 -> LEDR0..LEDR3
    }
    return 0;
}

Azken proiektuak NSW0..NSW9 eta LEDR0..LEDR9 erabili behar ditu, baita ikasgai honetan egiaztatutako HEX edo tenporizadore periferikoetako bat gutxienez ere.