Mudanças entre as edições de "Laboratório - Implementação de um MUX4:1 em protoboard"
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:* 1 chave DIP Switch SPST x 4 | :* 1 chave DIP Switch SPST x 4 | ||
:* 1 Fonte de alimentação (Power Supply), e ajuste a tensão em 5V, e limite a corrente da fonte em 200 mA | :* 1 Fonte de alimentação (Power Supply), e ajuste a tensão em 5V, e limite a corrente da fonte em 200 mA | ||
− | :* 2 Circuitos integrados 74HC21 (2 portas AND de 4 entradas) | + | :* 2 Circuitos integrados [https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74als21a.pdf 74HC21] (2 portas AND de 4 entradas) |
− | :* 1 Circuito integrado 74HC04 (6 inversores) | + | :* 1 Circuito integrado [https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn54als04b.pdf 74HC04] (6 inversores) |
− | :* 1 Circuito integrado 74HC32 (4 portas OR de 2 entradas) | + | :* 1 Circuito integrado [https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74ls32.pdf 74HC32] (4 portas OR de 2 entradas) |
+ | *Consulte os datasheets nos links acima para verificar a pinagem de cada CI, e anote os pinos que serão utilizados das portas | ||
*Realize a montagem do mux conforme o diagrama esquemático. | *Realize a montagem do mux conforme o diagrama esquemático. | ||
− | + | :* Inicie conectando os TERRA (GROUND) com fios PRETOS e as ALIMENTAÇÕES (POWER) com fios VERMELHOS | |
+ | :* Conecte as entradas usando fios AZUIS | ||
+ | :* Faça a interconexão dos CIs usando fios AMARELOS | ||
+ | :* Conecte as saídas usando fios VERDE | ||
==Passo 2 - Obtenção do circuito em VHDL== | ==Passo 2 - Obtenção do circuito em VHDL== |
Edição das 11h59min de 27 de outubro de 2023
- Objetivos
- Projetar um circuito digital que realize a conversão de uma entrada BCD para um saída de um mostrador de 7 segmentos.
- Descrever através de uma tabela verdade o funcionamento de um circuito.
- Usar a técnica do mapa de Karnaugh para minimizar a função lógica de cada saída.
- Fazer a descrição do hardware (em VHDL) do circuito obtido.
- Utilizar um kit FPGA para implementar o circuito.
- Verificar se o circuito funciona
- Redigir um relatório completo sobre a atividade realizada
- Procedimento de laboratório
Passo 1 - Organização
- Abra o software TinkerCAD
- Separe os seguintes componentes:
- 1 protoboard (Breadboard)
- 4 resistores de 1 kΩ
- 1 chave DIP Switch SPST x 4
- 1 Fonte de alimentação (Power Supply), e ajuste a tensão em 5V, e limite a corrente da fonte em 200 mA
- 2 Circuitos integrados 74HC21 (2 portas AND de 4 entradas)
- 1 Circuito integrado 74HC04 (6 inversores)
- 1 Circuito integrado 74HC32 (4 portas OR de 2 entradas)
- Consulte os datasheets nos links acima para verificar a pinagem de cada CI, e anote os pinos que serão utilizados das portas
- Realize a montagem do mux conforme o diagrama esquemático.
- Inicie conectando os TERRA (GROUND) com fios PRETOS e as ALIMENTAÇÕES (POWER) com fios VERMELHOS
- Conecte as entradas usando fios AZUIS
- Faça a interconexão dos CIs usando fios AMARELOS
- Conecte as saídas usando fios VERDE
Passo 2 - Obtenção do circuito em VHDL
- Uma vez obtidas as expressões lógicas de cada saída, escreva o código VHDL que implemente essas funções, utilizando apenas portas (and, or e not)
-- File: bcd2ssd.vhd
-- Autor: Marcos Moecke
-- Data: 19 out. 2023
-- declaração da entidade. descrição dos nomes do circuito, entradas e saidas
entity bcd2ssd is
port (
bcd_A, bcd_B, bcd_C, bcd_D : in bit; -- bits da entrada BCD
led_A, led_B, led_C, led_D : out bit; -- bits da entrada BCD
ssd_a, ssd_b, ssd_c, ssd_d, ssd_e, ssd_f, ssd_g : out bit); -- bits da saida SSD para o mostrador
end entity;
-- descrição do circuito a ser implementado no FPGA
architecture ifsc_v1 of bcd2ssd is
begin
-- Conectar as entradas aos leds
led_a <= bcd_A;
led_b <=
-- Descrever as funcoes logicas minimizadas de cada saida SSD
-- a = A'B'C'D + B C'D' (função obtida para o display de anodo comum)
ssd_a <= ((not bcd_A) and (not bcd_B) and (not bcd_C) and bcd_D) or (bcd_B and (not bcd_C) and (not bcd_D));
-- b = B C'D + B C D' (função obtida para o display de anodo comum)
ssd_b <=
end architecture;
- Fazer a análise e síntese desse circuito. Corrija eventuais erros.
- Se desejar realize a simulação com o Modelsim, variando as entradas de 0 a 15. (opcional)
- Verifique se os valores das saídas estão corretos para 0 até 9.
- Anote os valores das saídas para as entradas entre 10 e 15. Como os valores não foram predeterminados (foi usado o don't care), o mostrador pode acender de forma aleatória.
Passo 3 - Gravação do circuito no kit FPGA
- Veja a documentação em Preparando para gravar o circuito lógico no FPGA
- Para o kit DE2-115, devemos escolher a FAMILY: Cyclone® IV E e o DEVICE: EP4CE115F29C7
- Realize a associação dos pinos do FPGA com as portas do circuito. Consulte as Interfaces de entrada e saída da DE2-115 para encontrar o número dos pinos, e complete a tabela abaixo:
porta da ENTITY | nome do pino no FPGA | número do pino no FPGA |
---|---|---|
bcd_A | SW[3] | |
bcd_B | SW[2] | |
bcd_C | SW[1] | PIN_AC28 |
bcd_D | SW[0] | PIN_AB28 |
led_A | LEDR[3] | |
led_B | LEDR[2] | |
led_C | LEDR[1] | PIN_F19 |
led_D | LEDR[0] | PIN_G19 |
ssd_a | HEX0[0] | PIN_G18 |
ssd_b | HEX0[1] | PIN_F22 |
ssd_c | HEX0[2] | |
ssd_d | HEX0[3] | |
ssd_e | HEX0[4] | |
ssd_f | HEX0[5] | |
ssd_g | HEX0[6] |
- Após feita a configuração, realiza a programação (download do bitstream), conforme descrito emProgramando o FPGA através da USB-Blaster
Passo 4 - Testes
- Para verificar se o circuito funciona, realie seguintes testes, acionando as chaves e observando o resultado nos LEDs e no mostrador:
- Selecione nas chaves SW3, SW2, SW1, SW0, seguidamento os valores binários correspondentes aos valores de 0 a 15
- Verifique se o leds LEDR3, LEDR2, LEDR1, LEDR0 acendem conforme os números.
- Verifique também se o mostrador mostra corretamente os valores de 0 a 9.
- Anote quais leds acendem para os valores 10 a 15.
Passo 5 - Documentação
- Ao longo do procedimento anote os valores e procedimentos realizados para incluí-los no relatório.
- Relatório Técnico
- Documentar o experimento em um relatório técnico que contenha no mínimo:
- Identificação (título, disciplina, data, autores);
- Introdução;
- Descrição do procedimento realizado;
- Resultados obtidos (com imagens dos itens importantes) e análise dos resultados;
- Conclusão.
- Apêndice (se desejar pode ser disponibilizados vídeos dos testes do circuito)
- O relatório deve também responder as questões levantadas e mostrar que os objetivos apresentados na introdução foram atendidos.
Dicas
- Para acessar o Quartus na nuvem, use o ssh (no IFSC) ou X2GO (de casa).
- Acesso a VM Quartus e Matlab em nuvem
- PRIMEIRO ACESSO
- Configuração do X2GO
- Acesso via ssh
- Para copiar arquivos da nuvem para a maquina local use o sftp.