四个任务实现工程链接：https://pan.baidu.com/s/1-6HGOhA5Sb6GFx0yhtD9Fw
提取码：l3mj
硬件语言描述训练2任务书
- 简介
理解数字系统实验板（DDA-IIIA型）FT245BM串口数据收发工作原理、序列检测器原理与状态图输入法
分层次编写VHDL完成FPGA与外设交互的串行数据通信、 验证平台、CRC检验（可选）- 认识USB通信芯片FT245BM和平台
时间：
1至2周
步骤：
阅读教材P317-318的FT245芯片的介绍，理解其工作原理，数据接收与发送的流程。
阅读教材P192状态机概述部分。
课程平台上下载资料。
实操：D级任务（70%）
- P192序列检测器1110010的状态图输入法。
要求：仿真验证结果波形。 - P319，6.1.4-1，上位机向实验板传输数据。
要求：用VHDL状态图输入法实现接收控制信号交互部分，并通过顶层电路图BDF方式搭建验证电路完成仿真验证，并依据如下实验板通信图片分配好管脚并截图记录。注意：接收数据需要暂存。
实操：C级任务（80%）
- Proteus串口通信。
步骤：学习观看虚拟串口的仿真过程。
完成虚拟串口驱动安装。
配置虚拟串口并连接。
新建Proteus工程，并设计好COM9上下位机通信电路。添加相应仪器，分别实现电脑串口助手与Proteus内COM9的发送与接收的功能并记录。
- 通信电路电平转换。
步骤：阅读MAX232数据手册中输入与输出端高低电平的电压范围。
要求：新建Proteus工程，设计好MAX232电平转换电路，添加信号发生仪器、电压探针或电压表，观察输入端与输出端的高低电平或波形，完成记录并分析RS232电平与TTL电平。
实操：B级任务（90%）
1． C级电路的数据接收增强电路。
步骤：
阅读74HC595数据手册。 
利用74HC595实现接收数据缓存和数码管显示电路。
2． C级电路的发送数据增强电路。
步骤：上去掉信号发生器，再利用2片74LS194、开关、LED-GREEN实现发送数据缓存和LED灯显示电路。
要求：上下位通信正常，并记录接收和发送显示数据。
- CRC校验
时间：
1周
步骤：
阅读教材P325认识数字通信中CRC检验相关知识
实操：A级任务（100%）
P326的6.2.4，设计实现FT245BM交互驱动电路和编码校验。
要求：用状态图输入法实现控制信号交互，接收到数据需要完成CRC循环冗余验证后，将计算结果回传。验证方法使用Quartus仿真验证。 - 提交
本次任务作业报告请于第十周周日5月3日晚23:59分提交（PDF文件），文档正文不超过3页，大小不超过5M（不提供报告模板），工程文件不超过5M，要求如下：
- 教材勘误
硬件描述训练2实验报告
实验日期：2020.4.20-2020.5.05
实验内容：分层次编写VHDL完成FPGA与外设交互的串行数据通信、 验证平台、CRC检验；
工程截图见后附录；
一、 D级任务
1、 序列检测器1110010的状态图输入法
序列检测器的当前状态与输入和下一状态都相关，为mealy型状态机；
基于1110010序列检测器的状态图通过状态图输入法实现检测器，详见工程文件与附录截图；
波形仿真验证：
时钟周期：10ns； reset信号：复位信号，高有效； din：输入序列； z：输出信号
分析：
0-10ns：第一个周期reset信号有效，初始状态，此时为st0状态；
10-40ns：din为1，每个时钟上升沿都会进入下一个状态，st0->st1->st2->st3；
40-60ns：din为0，时钟上升沿时同样进入下一个状态，st3->st4->st5；
60-68ns：din为1，时钟上升沿由st5进入st6；
68ns后：din为0，在st6状态中，输入为0，输出为1，直到75ns处的时钟上升沿进入st0；
2、 上位机向实验板传输数
1） 状态图输入法实现接收控制信号交互
此时，接收数据需要暂存，因此，将输出信号存入寄存器；
根据实验指导书上的状态图，利用State Machine wizard实现该状态图：
除了状态图实现的控制信号组件外，右上图是利用寄存器74273b实现的可以暂存输入数据的组件，清零信号接高电平，利用与门控制寄存器在第三个状态且时钟上升沿变化；几个引脚按照图示进行连接；
2） 仿真截图与分析
分析：
100-200ns：初始状态为wait_rxf_low，100ns处rxf设置为0，在第150ns处的上升沿处，进入第二个状态，rd变为0；
200-300ns：250ns处的上升沿进入第三个状态，此时令输出输入的值AA；
300-400ns：350ns上升沿处到第一个状态，rd变回1，此时看到输出值保持，满足暂存要求；
二、 C级任务（80%）
1、proteus串口通信
按照原理图设计好COM19上下位机通信电路（较为简单不再截图，见文件末尾）；
串口助手的COM19与proteus内COM20的发送与接受记录：（分别发送55、AA）
分析：在串口助手中COM19发送的AA和55都可以被正确的由protues中的COM20接收；
2、通信电路电平转换
建立Proteus工程，设计好MAX232电平转换电路；
MAX232的T1IN端是TTL/CMOS数据输入，经MAX232转换成RS-232数据从T1OUT送到电脑；T1IN端的电压接入波形观察器A端，T1OUT端接入B端，观察电压波形：
（示波器的A、B通道幅值调节相同；）
观察波形图发现，输入的TTL电平（输出高电平>2.4V,低电平<0.4V、输入高电平>=2.0V，低电平<=0.8V）经过MAX232的转换，变成PC机能接收的RS232电平标准（范围高电平-5-15V、低电平+5+15V）；
三、 B级任务（90%）
1、C级电路的数据接收增强电路
利用74HC595实现接收数据缓存和数码管显示电路；
将下位机的55送至74HC595的串行输入端口，74HC595的MR复位端口置无效与OE输入端口置有效状态，数据输入时钟和数据输出时钟比较重要，要使其时钟在一个合适的值；结果如下：传输55进入，接收到55并且接在74HC595上的数码管显示55，需要RXD的时钟74HC595接受的时钟基本一致）；AA、55都能很好的接受与保存；
2、C级电路的发送数据增强电路
在B的基础上去掉信号发生器，再利用2片74LS194、开关、LED-GREEN实现发送数据缓存和LED灯显示电路；
电路如下：
下位机接收数据如下：
这个问题卡了我很久，主要就是我将74LS164的MR和S0接到了同一个高电平当中，导致低四位向高四位传输时为不确定的（灰色）；
仿真结果：
当输入55时，LED能正确显示,且开关闭合后向下位机传送55，下位机可以正确接受；
这里的实现方法是：当左下角的开关断开时，S1S0为11，并行输入，当开关闭合时，S1S0为01，向右移位；且将低4位Q3接到高四位SR，高四位Q3接到低四位SR形成闭环，也就是0101一直在循环移动，因此输入的数据每过8个周期都是0x55；
B级任务的关键在于整合COMPIM的TXD的时钟与74LS194的时钟以及RXD的时钟与74HC595的时钟；
四、 A级任务（100%）
1、将处理数据的模块与控制信号与状态转换模块放在一起生成usbconnection大模块；
csu_usb_control为使用状态图输入法生成的控制信号交互模块；
counter模块为CRC处理模块；
详细信息见工程文件；
counter中的latch、send信号分别在latch_data_from_host和send_data_host状态时为1（由control提供）；latch为1时进行对输入数据的处理，而在send为1时输出处理后的数据；
总的BDF与指导书上的参考图几乎相同；详见工程文件；
2、仿真验证与分析
0-150ns：wait_nrxf_low状态
150-250ns：nrxf为0，进入set_nrd_low状态，nrd为0；
250-350ns：latch_data_from_host状态，此时latch输出1，下一上升沿才对输入的A5进行CRC处理；
350-450：wait_ntxe_low状态
450-550：ntxe为0，进入set_wr_high状态，wr为1；
550-650ns：send_data_host状态，此时send输出1；
650ns：此时遇到上升沿且send为1，因此输出计算结果05；处理数据和发送数据都在第二个上升沿；
结果：为输入A5时经过CRC循环冗余验证后输出的数据为05，输出正确；
附录：工程截图
D级任务
顶层图（状态图输入法实现的控制信号交互部分与存储74273b部分组成）：
C级任务使用提供的参考图；
B级任务
接受发送增强在一个电路中；
A级任务
顶层图：
usbconnection部件（由状态图输入法实现的控制信号交互部分和VHDL实现的计算部分组成）：
控制信号交互部分：
转载：https://blog.csdn.net/weixin_43973089/article/details/116612147