1、基于 NIOS 的打字游戏2008-5-27基于 NIOS 的打字游戏2目 录1、系统设计 .1.1 项目说明 .1.1.1 设计简介 .1.1.2 设计来源 .1.2 总体设计方案 .1.2.1 设计思路 .2、单元硬件说明 .2.1 基于接口的键盘 .2.2 FPGA 系统 .3、 软件设计 .3.1 CPU 核的设计 .3.2 NIOSII 主程序的设计 .4、 结论 .参考文献 .附录 1 程序清单 .基于 NIOS 的打字游戏31、系统设计1.1 项目说明1.1.1 项目简介这是一款基于 NIOSII 的小游戏，主要由键盘输入，并由 1602液晶显示。1.1.2 设计来源本作品来源于
2、课外兴趣爱好，希望可以利用强大的 NIOSII 来做一些东西，几经考虑，想到了利用 NIOSII 来实现一个打字小游戏。1.2 总体设计方案1.2.1 设计思路系统的核心是基于 NIOSII 的，外设有接口的键盘以及液晶模块，在液晶上显示游戏内容，从键盘读入数据并判断处理。CPU 1602基于 NIOS 的打字游戏4图 1 系统框架图基于 NIOS 的打字游戏52、单元硬件说明FPGA 1602图 2 系统组成模块2.1 基于 PS2 接口的键盘ps2 通讯协议是一种双向同步串行通讯协议。通讯的两端通过Clock(时钟脚 )同步，并通过DATA(数据脚)交换数据。任何一方如果想抑制另外一方通讯
3、时，只需要把Clock(时钟脚)拉到低电平。如果是pc 机和 ps2键盘间的通讯，则pc机必须做主机，也就是说，pc机可以抑制ps/2键盘发送数据，而 ps/2键盘则不会抑制pc 机发送数据。一般两设备间传输数据的最大时钟频率是33kHz，大多数ps/2设备工作在1020kHz 。推荐值在 15kHz左右，也就是说，Clock(时钟脚 )高、低电平的持续时间都为40s。每一数据帧包含1112个位，具体含义如表1所列。1个起始位 总是逻辑零8个数据位 低位在前基于 NIOS 的打字游戏61个奇偶校验位 奇校验1停止位 总是逻辑一1个应答位 仅用在主机对设备的通信中表1 数据帧格式说明ps/2 设
4、备的Clock(时钟脚)和DATA(数据脚) 都是集电极开路的，平时都是高电平。当ps/2设备等待发送数据时，它首先检查Clock(时钟脚 )以确认其是否为高电平。如果是低电平，则认为是pc机抑制了通讯，此时它必须缓冲需要发送的数据直到重新获得总线的控制权(一般 ps/2键盘有16个字节的缓冲区，而 ps/2鼠标只有一个缓冲区仅存储最后一个要发送的数据)。如果Clock(时钟脚)为高电平，ps/2 设备便开始将数据发送到pc 机。一般都是由ps/2 设备产生时钟信号。发送时一般都是按照数据帧格式顺序发送。其中数据位在Clock(时钟脚)为高电平时准备好，在Clock(时钟脚)的下降沿被pc机读
5、入。当时钟频率为 15kHz时，从Clock(时钟脚)的上升沿到数据位转变时间至少要5 。数据变化到Clock(时钟脚)下降沿的时间至少也有5 ，但不能大于25 ，这是由ps/2通讯协议的时序规定的。如果时钟频率是其它值，参数的内容应稍作调整。2.2 FPGA 系统出于方便的考虑，我们决定采用EP1C6Q240C8作为我们的主控芯片。具体的开发板我们采用了TREX公司的C1 DEVELOPMENT 基于 NIOS 的打字游戏7KIT（见图)图33、软件设计作为该系统最核心的部分，系统的软件主要分两块，即 FPGA中的基于 SOPC 的 CPU 核及基于 NIOSII 的主程序。3.1CPU 核
6、的设计由于该工程对 CPU 核并没有什么特别的要求，故我们采用经济基于 NIOS 的打字游戏8核，具体外设等见图 4。图43.2 NIOSII 的主程序设计CPU 中的主程序主要负责游戏内容的控制及键盘的读入，其系统构架图见图 5 基于 NIOS 的打字游戏9图 54、结论本设计主要分为硬件电路的制作和软件的编写。其中硬件电路主要是键盘，液晶与开发办的连接。软件部分主要 FPGA中的基于 SOPC 的 CPU 核及基于 NIOSII 的主程序本设计的基本功能都已实现，但仍有可扩展的地方，具体是：（1 ）可尝试使用显示游戏。 （2 ）适当添加音乐。基于 NIOS 的打字游戏10参考文献. 周立功
7、.SOPC 嵌入式系统实验教程 .北京航空航天大学出版社,200. 周立功.SOPC 嵌入式系统基础教程 .北京航空航天大学出版社,200附录一 程序清单Verilog 主程序：#include “alt_types.h“#include #include #include “system.h“#include “sys/alt_irq.h“#include “altera_avalon_pio_regs.h“#include “zlg_avalon_ps2keyboard.h“#include “altera_avalon_lcd_16207.h“#include “altera_avalo
8、n_lcd_16207_regs.h“#include “altera_avalon_timer_regs.h“/#include “sys/alt_alarm.h“/#define lcd_display 0x01001030/static alt_alarm myalarm;/unsigned char timeout = 0;alt_u32 time_count = 0;unsigned char speed_level = 0;enum /* Write to character RAM */LCD_CMD_WRITE_DATA = 0x80/* Bits 6:0 hold character RAM address */
