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一起和我学可编程逻辑设计
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2014-07-30
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一起和我学可编程逻辑设计
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还记得刚玩单片机的时候,一有空就热起烙铁,焊电路,编程序,
调电路,整个寝室都弥漫着松香和焊锡的味道。那个时候,自己用万
板搭电路,板后面焊接的就是一层厚厚的导线,虽然没有现在的印刷
板那么可靠,但那时因焊接出现的问题也是非常少见。每次焊接完毕,
看着那密密麻麻但整齐有序的线,非常自豪。但更有成就感的是当我
将程序下载进去,看见 LED 闪烁、数码管显示数字、液晶出现字符
串时,那种感觉真是妙极了!此时此刻,一个程序再也不是抽象的语
言、文法,借助这个硬件电路,它变成一个实实在在的,可以看得见、
摸得着的东西,很直观,很形象。
我们学习可编程逻辑器件也一样,不仅要学习硬件描述语言的编
写,而且也需要掌握基本的外围硬件设计,最好再经过动手实践一番。
只有“软硬兼施”,才能完整的掌握可编程逻辑器件的设计,才有可
能体会到“玩”可编程逻辑器件的快乐。所以,为了让大伙玩的开心,
玩的明白,我们策划了这个教程。在教程中,我们会讲解外围硬件电
路的设计,同时,也会详细解释程序的编写,力求简洁精练,通俗易
懂,并最终实践一番。我们希望能用自己一点微薄的力量,为初学者
解疑答惑,最好能点燃大家“玩”的乐趣,帮大家打开一扇通往“牛
人”的大门(当然,“牛人”的路还需要自己去不断摸索)!任何时候
学习都不晚,就从现在出发吧!
全教程共分 6讲,以青创电子设计的 QC-M2-C核心板为硬件平台,
每讲通过一个实践项目讲解作为主线来贯穿,首先讲解硬件电路设
计,然后以“逐句解释”的方式展开软件设计的讲解。在讲解过程中,
以“碰到什么讲解什么”的原则参插讲解涉及的新知识,包括语法、
编程技巧和编程注意点,并按需就相关的知识点进行扩展,并准备了
一些参考文档供扩展阅读。在这个教程中主要讲解常用的语法使用、
注意点和技巧,对于一些不常用、生僻难懂的语法进行了省略。因为
犹如掌握了 30%的常用英语词汇就能进行日常生活沟通一样,掌握了
30%的常用语法就能解决 95%的问题。所以,这个教程和其他的教程
的套路不太一样,但只要大家喜欢,能高兴的学,快乐的玩,那这样
做又何乐不为呢?
这是一个专门为 0 基础的可编程逻辑器件初学者准备的教程
这是一个以实践为驱动的教程
这是一个为每行程序配备解释的教程
这是一个结合硬件设计的教程
这是一个学以致用的教程
这是一个有所讲,有所不讲的教程
......
这是一个不讲解生僻语法的教程
这是一个不讲究“教学套路”的教程
......
这是一个愿意不断改进的教程
这是一个愿意接受批评建议的教程
.......
这只是一个教程,希望对你有所帮助的教程!
附录:
每讲涉及的主要知识要点:
第一讲
综述
▲可编程逻辑器件概述
▲CPLD 与 FPGA 性能特点
▲VHDL 与 Verilog 的性能特点
▲Quartus 软件的使用(视频)
▲VHDL 软件的基础框架及涉及语法
第二讲
LED 操作
▲LED 硬件电路设计
▲LED 操作软件设计,包括如下要点:
1 端口类型
2.STD_LOGIC 和 STD_LOGIC_VECTOR 的使用
3.初次触电信号和变量
4.VHDL 基本语言要素
第三讲
蜂鸣器奏乐
▲蜂鸣器奏乐硬件电路设计
▲拨码开关硬件电路设计
▲通用偶数分频软件设计,包括如下要点:
1.信号使用方法
2. PROCESS 使用
3.if 顺序语句使用
4.信号的属性函数
5.并行信号赋值语句
6. 关系操作符和逻辑操作符
▲蜂鸣器奏乐软件设计,包括如下要点:
1.元件使用方法
2.变量使用方法
3. 信号与变量的区别
第四讲 串口通
信之发送
▲ 串口通信硬件电路设计
▲ 串口通信协议
▲ 串口发送软件设计,包括如下要点:
1.状态机编写
2.case 语句使用以及与 if 语句区别
第五讲 串口通
信之接收
▲ 复习串口通信数据格式,学习接收的要点和流程
▲ 串口接收程序的设计。巩固学习到的 VHDL 编程知识
第六讲 SPI
操作
▲ SPI 协议简介
▲ AT93C46 硬件设计
▲ AT93C46 各个操作过程解析
▲ AT93C46 的软件设计
附件
<<可编程逻辑器件简介-维基百科.doc>>
<<可编程逻辑厂商简介.doc>>
<<CPLD 基本结构.doc>>
<<FPGA 基本结构.doc>>
<<Q2 安装与破解视频教程.rar>>
<<Q2 使用快速入门视频教程.rar>>
<<CPLD 与 FPGA 性能特点差异.doc>>
<<选择 VHDL 还是 Verilog.doc>>
<<三极管工作基本知识.doc>>
<<VHDL 信号属性函数.txt>>
<<图文解释信号与变量的区别.doc>>
<<case 语句-if 语句.doc>>
<<如何下手开发一个你未知芯片的驱动程序.doc>>
<<VHDL 常用语法列表.doc>>
QC-M2-C 平台简介:
QC-M2-C 是一款高性价比的 CPLD 学习平台。该硬件采用了兼容性设计,
可选择 EPM240T100C5N或 EPM570T100C5N系列作为主控 CPLD,板载3路 LED,
3 位拨码开关、蜂鸣器、RS232 串口、存储器,可练习显示控制、检测控制、发
声控制、串口通信控制和 SPI 通信控制,操作方法由简到难,完全可带领初学者
向中高级进发,是初学者入门可编程逻辑设计的最好助手。66 个用户引脚更为
自定义外扩实验提供了广阔的空间,为用户进一步提升提供了更大的升值空间。
可编程逻辑器件是什么东西?我想大家都应该了解一点,按我自
己的理解来说,可编程逻辑器件是一个更微观的可编程的逻辑芯片,
它不仅可以形成初级数字电路,也能构造高级的数字微处理器。用一
个不太恰达的比喻,可以将它比做面团,可以做成面条、饺子、包子,
也可以做个面人,而不再是已经加工后的成品。最后要做成什么,完
全由你决定。若有伙计对这个可编程逻辑器件一窍不通,那么就看看
从维基百科摘抄的专业讲解吧。见《附件:可编程逻辑器件简介-维
基百科》在这里,大家记住一点:可编程逻辑器件最基本的特点是“并
行”处理。
我们还从网上摘抄了主流可编程逻辑器件厂商列表,见《附件:
可编程逻辑厂商简介》,介绍了他们主要的编程逻辑器件产品和各自
特点,也便于需要选型的朋友做参考。大伙随便看看,权当科普读物,
扩大自己的知识面了。
当前可编程逻辑器件最流行的就是 CPLD 和 FPGA 两种类型,这
两种器件只是结构不同,在编程上都是一样的:用的无非是 VHDL
或者是 Verilog。爱问问题的朋友可能又有疑惑了,那 CPLD 和 FPGA
有什么区别呢?VHDL 和 Verilog 又有什么区别呢?
关于 CPLD 和 FPGA 的概念问题在《附件:可编程逻辑器件简介
-维基百科》中已经有所涉及,我们还收集了 CPLD 和 FPGA 的基本
结构《附件:CPLD 基本结构》和《附件:FPGA 基本结构》,感兴趣
的朋友可以翻翻看看。当然这两种器件是有性能差别的,我们介绍了
这两种它们两者之间的差别,参考《附件:CPLD 与 FPGA 性能特点
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netsylvie
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