FPGA的乒乓球游戏参考设计方案

个人收集整理勿做商业用途封面个人收集整理勿做商业用途作者：PanHongliang仅供个人学习基于XILINX-FPGA的乒乓球游戏参考设计一、背景：个人收集整理勿做商业用途Xilinx大学（xilinxuniversityplan简称XUP）一直致力于为工程课程提供新一代软件和硬件设计。全球数千所使用Xilinx系统进行教学和研究的大学都加入其中。自1985年成立之初，Xilinx就一直与大学保持着密切联系，通过XUP计划，学术机构可以获取第三方供应商提供的最新开发工具和开发板。利用xilinx最新的FPGA技术可以让教育和研究实验室与世界保持同步。FPGA（FieldProgrammableGateArray现场可编程门阵列）是在PAL、GAL、PLD等器件的基础上进一步发展的产物，是专用集成电路（ASIC）中集成度最高的一种。FPGA可以用VHDL或verilogHDL来编程，灵活性强，由于能够进行编程、除错、再编程和重复操作，因此可以充分地进行设计开发和验证。当电路有少量改动时，更能显示出FPGA的优势，其现场编程能力可以延长产品在市场上的寿命，而这种能力可以用来进行系统升级或除错。二、板卡描述：EXCD-1是一款易于使用的开发板，它能够实现大量基于FPGA的数字系统。开发板采用XilinxSpartan3EFPGA器件，板上资源丰富，有2Mbytes的Flash和1Mbytes的快速SRAM，以及各种输入输出设备，可以方便的设计具有各种功能的数字系统，也可设计含有XilinxMicroBlaze软核的嵌入式处理器系统。EXCD-1开发板有5个扩展接口，可灵活的扩展各种功能模块，如数模转换模块，模数转换模块，LCD显示模块等。外设列个人收集整理勿做商业用途版载外设扩展外设LED显示灯8个LCD液晶模块1个拨动开关8个A/D模块1个低电平有效按8个D/A模块1个VGA端口1个温度模块1个PS2端口1个旋钮编码器模1个RS232接口1个EEPROM1个4位七段数码管1个红外收发模块1个直流电机模块1个注：扩展外设是通过4个具备8个IO信号的12脚扩展I/O接口，分别为J5-EXPORT1、J6-EXPORT2、J7-EXPORT3、J10-EXPORT5，每个接口1-8号管脚与FPGA的IO引脚相连，另外四个管脚分别为DC+3.3VVCC33D）与GND。其中J5-EXPORT1受控于8位DIP开关JP2，J10-EXPORT5受控于8位DIP开关JP1。三、培训资料1）高教社提供：EXCD-1板卡和光碟2张2）XILINX提供：EDK例程1个（基于HEP板的VGA游戏）和相关技术资料四、参考设计我们建议使用XPS（XilinxPlatformStudio）工具搭建基于XILINX-FPGA的SOC总线结构。如下图所示：MicroblazeFSLVGAPLB在本参考设计中只包含mircoblaze通过FSL总线驱动VGA,在屏幕上显示一些基本元件.RS232用作创建的最小系统的检测。(结构见图中键盘A/DRS232传感器LCD.......七段译码天蓝颜色部分).器本参考设计的硬件实物参照图如下:个人收集整理勿做商业用途基于FPGA的乒乓球游戏参考设计详细流程目录Abstract1．建立一个最小系统1.1打开XPS创建系统1.2生成测试文件2．添加VGA/FSL外围设备2.1创建VGA的P核2.2安装VGA的模板核2.3重新导入VGA的模板核2.4连接VGA核到内核2.5连接VGA核到外部引脚2.6VGA核的约束2.7实践3．用C编制游戏程序3.1添加软件工程3.2设置1．创建最小系统个人收集整理勿做商业用途1.1打开XPS并创建一个系统1.2生成测试文档.建立好工程后.点菜单DeviceConfiguration选UpdateBitstream,生成一个最终的bit文件.将HEP板子与下载器连接好,下载器连接电脑并安装驱动,将HEP板子的232口和电脑的232口连接.然后在设置超级终端.方法是”开始”->所有程序->附件->通讯->超级终端,将属性设置成115200/8/无/1/无.设置完成后,将bit文件下载到HEP板卡上.在超级终端上你可以看到说明板卡一切正常.可以完成接下来的项目了.2．添加VGAFSL外围设备2.1建立VGA的P核在HARDWARE目录下，选择CREATEORIMPORTPERIPHERAL，然后按照以下步骤完成向导注意：CPU需要配置4道32位外围通道，因为在我们这个例程中要用到2个动态项目（一对32位的X和Y数据）个人收集整理勿做商业用途FSL的外围配置已经完成了，接下来就是VGA模块。2.2安装VGA的模板核拷贝我们给出的VHDL文件到你的工程目录下的\pcores\vga_v1_00_a\hdl\vhdl目录。路径必须正确，在那个文件夹下会有一个VGA.vhd文件。最好花点时间把你拷贝的文件看懂。VGA.vhd文件是FSL总线的封装文件，它的作用是读取4个数据（2对XY）然后发送到外部显示编码器。VGA_TOP.VHD是显示编码器单元。其中包含了2个元件：VGA_SYNC.VHD和VGA_BUFFER.VHD.2.3重新导入VGA的模板核用CREATEORIMPORTPERIPHERAL选项重新将定义好的VGAFSL导入XPS这里选‘是’vga.vhd必须作为第一个文件，否则你会出现错误提示。2.4连接VGA核到内核添加FSL外设到你的内核进程中。在‘SYSTEMSASSEMBLYVIEW’中的‘BUSINTERFACES’视窗中，右击MICROBLAZE_并0选择选项个人收集整理勿做商业用途‘ConfigureCoprocessor’.然后按照以下步骤设置。2.5连接VGA核到外部引脚这一步非常的重要，我们需要给VGA安排外部引脚（比如RGB，HSYNC和VSYNC）。在‘SYSTEMSASSEMBLYVIEW’的‘Ports’视图中.展开VGA_0并且为3个相关引脚选择‘MAKEEXTERNAL’.以下是部分相关截图。2.6VGA核的约束（UCF）现在RGB,HSYNC和VSYNC已经是外部引脚了，我们需要给让他们和FPGA的管脚相连。双击‘PLATFORM’窗体下的‘UCFFile:data/system.ucf’。你设计中所有的约束都会显示出来，在文件的底部添加如下的代码。好了，现在关于这个简单小游戏的硬件定义都已经完成了。选择“DeviceConfigurationMenu”目录下的“DownloadBitstream”下载到板卡上。将你的VGA显示端口接到你的FPGA板卡。如果你想看你的VGA外部的VHDL核的话，这些都在RESET区域。如果一切顺利，我想在你的屏幕上应该能看到以下图案。其中蓝色的线是我们定义的墙，左上角的绿色方块就是我们定义的元件之一，在绿色的方块下还有一个小球元件，只是被方块覆盖了，暂个人收集整理勿做商业用途时看不到。2.7实践修改VHDL核能够使小球可见。建议你修改VGA_BUFFER.VHD中的一些代码，不需要改变外围设备的引脚，也就是不需要重新导入。你只要改变了代码，在“DeviceConfigurationMenu目录”下选“DownloadBitstream，”就会自动重新编译你改动过的VHD文件。3．用C编制游戏程序3.1添加软件工程选中‘Applications’框体中的‘SoftwareProjects’窗口，双击‘AddSoftwareApplicationProject’.，建立一个名称为‘vga’.应用程序。在工程目录下建立一个‘vga_test’的目录，然后将我们提供的‘vga_test.c’,‘gpio_header.h’,‘xgpio_tapp_example.c’复制到该目录下。回到XPS，双击‘Sources’添加‘vga_test’目录下的所有C源程序。双击Headers添加‘vga_test’目录所有头文件。然后右击‘Project:vga_test’，选择‘MarktoInitializetoBRAMs’.3.2设置右击‘Project:vga_test’，选择‘SetCompilerOptions’.选择NoOptimization然后在“DeviceConfigurationMenu目录”下选“DownloadBitstream。下”个人收集整理勿做商业用途载完成后，你可以在VGA显示器上看到结果了。注：绿方块会动。。。