使用SOPC技术实现LED控制实验

"SOPC技术实验指导，涉及LED控制及扩展功能实现" 本实验主要介绍如何使用SOPC（System on a Programmable Chip，可编程片上系统）技术来设计和控制LED显示。实验平台为DE0开发板，其中核心组件是CycloneIIIEP3C16F484C6 FPGA芯片。实验内容分为基本要求和扩展要求两部分，旨在让学习者掌握SOPC系统的设计流程以及软硬件协同工作。 基本实验要求是构建一个包含NIOSII处理器、8kB片内RAM和8kB片内ROM的最小系统，并通过这个系统控制实验板上的8个LED，实现4个LED同时亮和4个LED同时灭的交替效果。这一部分主要涉及FPGA逻辑设计、CPU系统配置以及基本的硬件控制。 扩展实验要求则增加了难度，要求将LED显示模式改为流水灯，即8个LED从右向左依次亮起并循环，同时添加两个控制按键，通过按键的不同状态改变LED的显示方式。这部分不仅锻炼了硬件设计能力，还涉及到了中断处理和用户交互逻辑。 实验步骤包括以下几个关键环节： 1. 使用QuartusII软件创建新项目，选择合适的FPGA型号（如CycloneIIIEP3C16F484C6）。 2. 进入SOPCBuilder进行系统配置，定制一个包含NIOSII CPU、内存和外设的最小系统。在此过程中，需要命名系统、选择描述语言（如Verilog）并添加CPU、RAM等组件。 3. 自动生成CPU硬件描述文件，将其导入到QuartusII项目中，定义输入输出信号，分配引脚，完成硬件编译，生成.sof下载文件。 4. 在NIOSII Integrated Software Development Environment (IDE)中建立软件项目，配置硬件环境和启动程序。 5. 编写、编译和调试软件代码，实现对LED和按键的控制逻辑。 6. 将编译好的程序下载到FPGA中，并运行验证效果。 实验过程中，学习者需要掌握QuartusII软件的使用，了解SOPCBuilder配置CPU系统的方法，理解FPGA硬件描述语言的基本概念，以及NIOSII嵌入式处理器的编程模型。此外，还需要熟悉GPIO（General Purpose Input/Output）接口的使用，以及简单的中断处理机制。 通过这个实验，学习者能够深入理解SOPC系统的设计流程，掌握FPGA与嵌入式处理器的结合应用，以及如何通过软件控制硬件实现特定功能。这对于理解和应用现代数字系统设计有极大的帮助。