1、SOPC技術課程實驗報告姓 名：學 號：班 級：同 組 者：指導教師：高金定信息科學與工程學院2013-2014學年第一學期SOPC技術課程實驗報告學生姓名：所在班級：指導教師： 高金定 老師記分及評價： 項目滿分3分得 分 一、 實驗名稱實驗1：基于LPM的正弦信號發生器的設計二、 任務及要求【任務】在QuartusII平臺上，采用查找表的設計方法，利用LPM兆功能模塊，完成64點（8位）的正弦信號發生器的設計。正弦信號發生器結構框圖如下：【要求】1. 數據存儲ROM和地址信號發生器均由LPM模塊實現。2. 在Quartus II軟件上進行時序仿真。3. 利用Signal Tap II嵌入式

2、邏輯分析儀進行在線測試與分析。（此步需使用實驗箱，并且要確保實驗箱與電腦處于在線可下載狀態）【思考】1. 編寫DAC0832數模轉換程序，利用示波器觀察輸出信號波形。2. 如何在此基礎上設計方波、三角波等信號發生器？如何實現波形幅度等參數可調？三、 實驗程序（原理圖）四、 仿真及結果分析五、 硬件驗證1、 選擇模式：2、 引腳鎖定情況表：六、 小結17SOPC技術課程實驗報告學生姓名：所在班級：指導教師： 高金定 老師記分及評價： 項目滿分3分得 分 一、 實驗名稱實驗2：基于DSP Builder正弦信號發生器的設計二、 任務及要求【任務】采用DSP Builder系統建模的方法，設計正弦信

3、號發生器，要求采用查找表的方法，完成正弦信號發生器模塊的建模、仿真。【要求】：1. 完成模型構建及仿真，得到如下波形圖。2. 將模型轉換成VHDL硬件描述語言，利用Modelsim軟件進行RTL仿真。3. 再在Quartus II軟件上進行編譯、時序仿真與時序分析。4. 利用Signal Tap II嵌入式邏輯分析儀進行在線測試與分析。（此步需使用實驗箱，并且要確保實驗箱與電腦處于在線可下載狀態）三、 仿真模型及參數四、 仿真及結果分析五、 小結SOPC技術課程實驗報告學生姓名：所在班級：指導教師： 高金定 老師記分及評價： 項目滿分3分得 分 一、 實驗名稱實驗3：基于DSP Builder

4、的FIR數字低通濾波器的設計二、 任務及要求【任務】：調用DSP Builder模塊，設計FIR低通數字濾波器，完成建模與仿真。直接型FIR濾波器的原理圖如下圖所示。【要求】：1. 濾波器階數為8階，截止頻率為100KHz，采用頻率為1000KHz。輸入信號為頻率為100KHz的方波信號。要求從時域和頻率分析濾波器的性能。2. 完成模型構建及仿真，得到如下波形圖。3. 將模型轉換成VHDL硬件描述語言，利用Modelsim軟件進行RTL仿真。5. 再在Quartus II軟件上進行編譯、時序仿真與時序分析。4. 思考如何利用FIR濾波器的線性特性，對濾波器的結構進行優化設計？三、 仿真模型及參

5、數四、 仿真及結果分析五、 小結SOPC技術課程實驗報告學生姓名：所在班級：指導教師： 高金定 老師記分及評價： 項目滿分3分得 分 一、 實驗名稱實驗4：基于IP核的FIR數字低通濾波器的設計二、 任務及要求【任務】：調用FIR Compiler數字濾波器IP核，掌握IP核的使用方法，設計FIR低通數字濾波器，完成建模與仿真。【要求】：1. 濾波器階數為8階，截止頻率為100KHz，采用頻率為1000KHz。輸入信號為頻率為100KHz的方波信號。要求從時域和頻率分析濾波器的性能。2. 完成模型構建及仿真，得到如下波形圖。3. 將模型轉換成VHDL硬件描述語言，利用Modelsim軟件進行R

6、TL仿真。4. 再在Quartus II軟件上進行編譯、時序仿真與時序分析。三、 仿真模型及參數四、 仿真及結果分析五、 小結SOPC技術課程實驗報告學生姓名：所在班級：指導教師： 高金定 老師記分及評價： 項目滿分3分得 分 一、 實驗名稱實驗5：基于SOPC技術的LED流水燈控制器的設計二、 任務及要求【任務】：定制Nios II嵌入式軟核處理器，添加PLL數字鎖相環，構建SOPC硬件系統，在此基礎上，編寫C語言程序使用PIO口控制8個LED進行流水燈顯示，流水燈花樣自選，利用Nios II IDE開發平臺進行調試。【要求】：1. 使用片內RAM存儲器。2. 引腳鎖定使用TCL腳本語言。3

7、. 必須在硬件平臺上進行測試。4. 思考，如果使用片外flash存儲器，設計如何更改？【提示】：Nios II嵌入式軟核處理器及其組件如下圖所示：流水燈花樣可采取查找表的方法，比如：/* 流水燈花樣，低電平點亮，調用時候取反操作 */const alt_u32 LED_TBL = 0x00, 0xFF,/ 全部熄滅后，再全部點亮0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80,/ 依次逐個點亮0x01, 0x03, 0x07, 0x0F, 0x1F, 0x3F, 0x7F, 0xFF,/ 依次逐個疊加0xFF, 0x7F, 0x3F, 0x1F, 0

8、x0F, 0x07, 0x03, 0x01,/ 依次逐個遞減0x81, 0x42, 0x24, 0x18, 0x18, 0x24, 0x42, 0x81,/ 兩個靠攏后分開0x81, 0xC3, 0xE7, 0xFF, 0xFF, 0xE7, 0xC3, 0x81/ 從兩邊疊加后遞減; 主要應用到寫PIO端口函數：IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LED_PIO_BASE, LED_TBLi);三、 SOPC硬件設計四、 SOPC軟件程序設計五、 軟硬件調試、測試與分析六、 小結SOPC技術課程實驗報告學生姓名：所在班級：指導教師： 高金定 老師記分及評價： 項目滿分3分

9、得 分 一、 實驗名稱實驗6：基于SOPC技術的數碼管顯示控制器的設計二、 任務及要求【任務】：定制Nios II嵌入式軟核處理器，添加PLL數字鎖相環，構建SOPC硬件系統，在此基礎上，編寫C語言程序使用PIO口控制數碼管循環顯示“0、1、2、3、E、F”字符，利用Nios II IDE開發平臺進行調試。【要求】：1. 使用片內RAM存儲器。2. 引腳鎖定使用TCL腳本語言。3. 必須在硬件平臺上進行測試。4. 思考，如果使用片外flash存儲器，設計如何更改？【提示】：Nios II嵌入式軟核處理器及其組件如下圖所示：軟件程序請參考教材P324頁。三、 SOPC硬件設計四、 SOPC軟件程

10、序設計五、 軟硬件調試、測試與分析六、 小結SOPC技術課程實驗報告學生姓名：所在班級：指導教師： 高金定 老師記分及評價： 項目滿分3分得 分 一、 實驗名稱實驗7：按鍵控制的數碼管顯示控制器的設計二、 任務及要求【任務】：定制Nios II嵌入式軟核處理器，添加PLL數字鎖相環，構建SOPC硬件系統，包括1個按鍵和1個7段LED數碼管接口PIO。在此基礎上，編寫C語言程序，實現每按一次按鍵，數碼管顯示數據加一。連續按按鍵，數碼管將順序、循環地顯示從0到F的字符。利用Nios II IDE開發平臺進行調試。【要求】：1. 使用片內RAM存儲器。2. 引腳鎖定使用TCL腳本語言。3. 必須在硬

11、件平臺上進行測試。4. 使用Nios II中斷操作。5. 思考，如果使用片外flash存儲器，設計如何更改？【提示】：Nios II嵌入式軟核處理器及其組件如下圖所示：軟件程序請參考教材P327頁。三、 SOPC硬件設計四、 SOPC軟件程序設計五、 軟硬件調試、測試與分析六、 小結SOPC技術課程實驗報告學生姓名：所在班級：指導教師： 高金定 老師記分及評價： 項目滿分10分得 分 綜合訓練項目：自選“數字電子鐘”、“樂曲播放”、“數碼相框”、“頻譜分析儀”等綜合性設計項目，完成程序設計及調試，并在實驗箱上進行驗證，并撰寫科技論文1篇，要求完全按照論文格式要求，至少包含題目、作者姓名、單位、

12、中英文摘要、中英文關鍵詞、引言、國內外研究現狀、設計方案、測試及結果分析、結論、參考文獻等幾個部分，其中參考文獻不少于30篇，外文文獻不少于10篇，論文字數不少于3000字。格式如下頁所示：題目（三號黑體 居中）姓名：（小四 楷體_GB2312，居中）班級：（小四 楷體_GB2312，居中）摘要：（五號 宋體）關鍵詞：（五號 宋體）英文題目(三號，Times New Roman)Abstract: （五號Times New Roman）Key words: （五號 Times New Roman）正文部分（小四 宋體）0 引言1 設計要求2 設計方案3 硬件設計圖1 Nios II處理器及其外設（五號 楷體_GB2312，居中）（按順序編號，示例）4 軟件程序設計5 測試與結果分析6 結論參考文獻（五號 宋體）（示例）1. 侯建軍，郭勇. SOPC技術基礎教程M.北京