第三章 Alter DE2-115 开发板的应用

重点内容：
①DE2-115开发板的布局及设计特性；
②启动DE2-115开发板预载程序的详细步骤；
③如何利用DE2-115控制面板控制开发板上外围设备；
④简介DE2-115开发板上外围设备的特性；
⑤DE2-115开发板应用实例的介绍与设置方式；
⑥阐述应用实例的顶层模块（Top module）所使用的主要子模块功能。

3-1DE2-115开发板的简介
DE2-115所有器件之间连接通过Cyclone IV E的 FPGA，因此用户可以通过配置FPGA来实现任意系统设计
3-2启动DE2-115开发板
可展示开发板功能，也可快速检测板子功能
步骤：
①连接好USB线，并安装好驱动；
②上电；
③把VGA显示器信号线连接好
④把喇叭或耳机连接的DE2-115开发板的音频输出口 line-out ，并调小音量
⑤开发板左侧RUN/PROG开关（SW19）切换到RUN位置
⑥按下DE2-115开发板红色按钮开关
带劲

3-3DE2-115控制面板
通过USB Blaster与电脑相连，从而控制电路的每个输入输出设备进行相应的动作控制
3-3-1 控制面板设定
可以启动FPGA控制面板
连接好后可以进行各种控制！例如对板子的LED的控制以及数码管的控制，开关的状态变化后会产生相应变化！
3-3-2控制面板基本器件的侦错控制
1设定发光二极管
2设定七段数码管
3设定字符型液晶屏
4即时监测滑动开关与按钮开关的状态
3-3-3 控制面板存储器的读/写控制
三种模式
1.随机存取模式
2.写入文件模式
3.读取成文件模式

3-3-4 控制面板应用接口的监测控制
1.监测USB设备的状态；
2.监测PS/2鼠标的状态；
3.监测SD卡的状态；
4.监测RS-232串行通信状态；
5.测试VGA显示功能；
6.测试IR接收器；
7.确认HSMC插槽信号的正确性；

3-4 DE2_115开发板的使用
3-4-1 烧录DE2-115开发板的Cyclone IV E FPGA

1. JTAG烧录模式
   比特流直接烧录到Cyclone IV E FPGA 中
   保持电源开启，FPGA的配置即可维持，断电后会失去配置信息
   烧录步骤：
   ①确认DE2-115开发板上电；
   ②把左下方RUN/PROG的滑动开关拨到RUN；
   ③确认DE2-115开发板JP3引脚1和引脚2为短路，JTAG链路形成闭环，烧录程序侦测到开发板上的FPGA 芯片；
   ④以USB连接开发板上的USB-Blaster；
   ⑤利用Quartus II的Programmer，选择拓展名为.sof烧录到FPGA

2. AS烧录模式
   （Active Serial）主动串行缩写，此芯片为非易失存储器断电不丢失
   烧录步骤：
   ①确认DE2-115上电；
   ②把左下方（SW19）开关拨到PROG位置；
   ③用USB连接线连接USB-Blaster；
   ④利用Quartus II的Programmer，选择拓展名为.pof的配置文件烧录EPCS64；
   ⑤烧录结束后，将SW19开关拨至RUN位置，接着电源关闭后打开，EPC64 芯片会载入FPGA芯片。

3-4-2基本器件的使用

1. 按钮开关（史密特触发器Schmitt trigger实现去抖动功能）；
2. 滑动开关（18个滑动开关，无去抖功能，下拨低电平，上拨高电平）；
3. 发光二极管；
4. 七段数码管（共阳极，输出低电平时亮，高电平时灭）；
5. 字符型液晶显示器；
6. 时钟电路；

3-4-3扩充接口的使用

1. GPIO:
   40支引脚的GPIO扩充接口，36支引脚可以使用，2支电源引脚（VCC5、VCC3P3）和两支接地脚（GND）；
2. HSMC：
   拓展外围接口设备
3. 14-pin万用IO：
   7支可用，一支电源，六支接地脚

3-4-4存储器的使用

1. SRAM ：
   开发板上有2MB的SRAM，数据宽度16位，3.3V电源最大频率125MHz，可应用于高速影音媒体处理
2. SDRAM：
   开发板上有两片64MB的SDRAM组成的128MB的SDRAM
3. FLASH:
   非易失存储器，8MB数据宽度8位
4. EEPROM：
   配合I2C控制器用来作为硬件版本、网卡MAC address 等等用户数据的寄存器
5. SD卡：
   大容量外部存储，可自行开发SPI模式、4位或1位SD卡模式来存储SD卡的控制电路

3-4-5应用接口的使用

1. USB接口：
   2.0 最难的部分在于设计软件驱动程序
2. PS/2串行接口：
   设有标准的PS/2串行接口，用户可以插入PS/2 Y接转换缆线
3. RS-232串行接口：
   9孔的DB9孔进行RS-232 通信
4. VGA：
   DE2-115设有15支脚的VGA输出（D-SUB连接器）同时将数字的影像信号（红、蓝、绿）传给ADV7123,这是具有三个10位高速影像数模转换器的芯片，ADV7123将接受的数字影像信号转换成模拟影像信号，然后提供至VGA输出。
5. 电视编码器：
   未提供电视编码器芯片，但通过FPGA与ADV7123配合可以实现电视编码器
6. 电视译码器：
   设有模拟的ADV7180电视译码器芯片
7. 音频编译码器：
   Wolfson公司的WM 8731音频编译码器，具有microphone——in接口、line-in接口和line-out接口
8. IR接收器：
   DE2-115设有红外线遥控接收模块标准的38KHz载波频率
9. 以太网 ：
   Marvell公司的88E1111以太网物理层芯片

3-5DE2-115开发板应用实例
多媒体影音处理
3-5-1卡拉OK
主要子模块：
keytr
Clock_500
I2C
3-5-2 PS/2鼠标
1）从设备端发送数据至控制端
2）从控制端发送数据至设备端
3-5-3电视盒
连接DVD转换输出电视信号！
3-5-4音乐合成器
连接键盘及音频视频输出
3-5-5 录放音机
数据存储在SRAM中
3-5-6USB鼠标画笔
利用USB鼠标可以输入设备当做电子画笔使用
3-5-7DE2-115为USB设备
实现电脑主机与板子之间通信
3-5-8SD卡
扩展储存
3-5-9SD卡音乐播放器
读取SD卡中的音乐数据
3-5-10网络侍候器
Tcp/ip通信协议