明德扬课件-FPGA自动读取温度并显示功能练习思路_模块划分.pdfVIP

明德扬科技教育有限公司 FPGA 自动读取温度并显示功能 练习思路_模块划分 官 网： 淘 宝： QQ 群 QQ 咨询：158063679 一、 练习内容及要求 参考DS18B20 的数据手册内容，实现从温度传感器读取温度值并在数码管显示的功能。具体功能如下：  每隔1 秒读取1 次温度值；  读取的温度值在数码管上显示。一共使用数码管8 个数码管，从左边至右边分别是数码管0~7 ；  数码管0 是正负指示，用“- ”表示负数，用“0 ”表示正数。  数码管1~3 是温度的整数部分；  数码管4~7 是温度的小数部分。 二、 设计思路 1. 模块划分 该练习有两大功能，1 是读取温度值，2 是数码管显示。 由温度传感器资料，可以发现，要读取温度值，必须经过复位、发送一系列命令、最后才能读取到温度。同时， 这些命令、读和写数据都是以字节为单位，而与DS18B20 连接只有1 根线。每写1 字节，都要经过8 次的写逻辑， 每读1 字节，也要经过8 次的读逻辑。 也就是说我们可以分成三个层次，最低层次处理写逻辑、读逻辑和复位；中间层次处理1 字节的读、写和复位； 最高层次负责发送命令和何时读写。 为此，我们将读取温度值分成三个模块：比特接口模块、字节接口模块和控制模块。 比特接口模块根据命令，去复位、读1 个比特或写1 个比特，即处理与DS18B20 的时序。 字节接口模块只是根据要求去复位、写1 个字节或读1 个字节。至于什么时候复位、写或读、写什么值、读的 值有什么用，完全不关心。 控制模块负责控制命令，即决定什么时候复位、写或读，读和写都是以字节为单位，它将这些命令发给字节接 口模块，等待完成即可。同时对读到温度值进行解析。 字节 比特 接口 接口 DS18B20 模块 模块 控制模块 显示模块 数码管 2. 速率匹配问题 字节接口模块的复位、读写操作都需要用到比较长的时间，而控制模块工作在 50M 时钟下，其发送命令给字 节接口模块非常快，连续发送命令，字节接口模块则处理不及时。为解决这个问题，两个模块之间增加1 个rdy 信 号，当字节接口模块空闲时，将此信号拉高，控制模块看到rdy 信号变高，就可以发送数据。 同样，字节接口模块和比特接口模块之间，也要有rdy 信号来控制速率。 3. 三态信号的处理 与温度传感器连接的 dq 是三态信号，三态信号在内部处理、连接时，容易出现冲突、混乱等现象，因此明德 扬建议在顶层模块里用一个三态门上 ，将三态信号分解成三个信号：dq_in，dq_out，dq_out_en 。 dq_in，三态管脚的输入信号，反映现在三态管脚的现在的值。 dq_out，连接到三态门并输出的值，但其值有没有输出，要看dq_out_en 。 dq_out_en，三态门输出使能，当其为1 时，将dq_out 的值经过三态门输出到外部。当其为0 ，只输出高阻。 以上三个信号，直接连接到内部模块，这样内部模块看到的只有0 和1，没有x 态和z 态，只有input 和output， 没有inout，设计时就非常方便了。 4. 显示温度值 控制模块产生用于数码管显示的值，而显示模块将值驱动数码管显示，根据前面经验，可以四比特一组，共8 组分别对应8 个数码管的值。 但控制模块如何通知显示模块显示负数“- ”呢？由于数值只用了0~9 ，a~f 都没有使用，所以可以约定控制模 块给a~f 中的某个值，来通知显示模块显示负数。 5. 各模块信号定义 比特接口模块接口信号 信号名 I/O 位宽 说明 clk