使用TINACloud模拟和下载PIC电路到Intel FPGA开发板

Table of Contents

• 📚 Introduction
• 🛠️ Simulating and Downloading a Pick Circuit to Intel FPGA Boards using TINA Cloud
• 🎥 Demonstration of Simulating and Synthesizing a Circuit Displaying Prime Numbers using a PIC MCU
• 📝 Step-by-Step Guide on Downloading the Circuit Configuration file to the Terasic DE10 Lite FPGA Board
• 💻 VHDL Code Implementation of the PIC MCU Model
• ➕ Implementation of the Register Array to Extend Display Capability
• 📖 Overview of the Flash ROM Entity
• 💡 Differences in C Code for Simulation and Synthesis
• 📱 Test Circuit in a Real Environment using the Terasic DE10 Lite FPGA Board
• 💽 Exporting the Project to Intel Quartus and Generating Configuration Data for the FPGA
• 🔧 Conclusion

🛠️Simulating and Downloading a Pick Circuit to Intel FPGA Boards using TINA Cloud

在这个视频中，我们首先将演示如何使用TINA Cloud模拟和下载一款使用PIC MCU的电路来显示素数。随后，我们将下载这个电路的配置文件到Terasic DE10 Lite FPGA开发板。现在，打开TINA示例FPGA文件夹中的pic16f84素数生成器sim-de10-lite电路。这个电路可以计算1到9999之间的素数，并在4位数码管上显示出来。这个4位数码管有4倍8等于32个引脚。由于PIC的控制线数量有限，我们使用一个寄存器数组来扩展其能力。寄存器数组由display registers VHDL宏实现，并由PIC芯片写入寄存器。该宏有两个输入cell和d，两者都是VHDL标准逻辑向量，通过总线连接到MCU端口。cell线连接到MCU端口RA，而d连接到端口RB。十六进制向量是端口列表上的输出。每个寄存器输出都连接到适当的位数，将七段码传递给显示器。当cell输入的其中一条线变低时，MCU上所断言的七段码将存储在适当的输出寄存器中。值得注意的是，要点亮一个段，相应的引脚应该处于高电平，因为我们的显示器是共阴极类型。在这个电路中，PIC MCU模型是用VHDL编写的。VHDL代码是带有初始化的闪存程序存储器的8位微控制器的功能模型。clk1提供外部10兆赫的时钟。好了，现在让我们看看VHDL代码。双击MCU，然后点击HDL代码字段末尾的三个点。顶层实体是rtl_pick（位于第1807行），在体系结构部分（位于第1828行）绑定到rtl_pick实体。我们实例化和连接了主要的组件。这些组件分别是pick core（位于第1830行），1k乘以14位的flash_rom（位于第1890行）和pic16f_ram（位于第1898行）。从第1941行开始的实例化语句将这些声明的组件连接到体系结构中的信号。紧随其后的辅助VHDL代码用于支持复位和IO更新。现在让我们来看看flash_rom实体。该实体位于第63行，其中加载了素数生成器程序的ROM内容。case结构（位于第76行）描述了ROM的功能。程序代码的ROM内容（位于第78行及以下）以C语言编写，我们已将其转换为此VHDL代码。关闭HDL代码窗口和属性窗口，现在让我们来看看C代码。项目是使用Microchip MPLAB IDE的免费版本和Microchip XC8编译器创建并开发的。首先，我们定义sim，表示我们正在进行模拟（位于第三行）。如果定义了sim，则其他常量将在第6至第8行创建。xtalfreq是模拟器的处理器频率，而其他参数用于处理显示。该代码将素数从1到9999写入，并通过for循环（从第77行开始）生成并显示数字。注意，由于PIC16F84的内存有限，我们使用了非常简短的C代码来检查素数，但对于大数，此C代码运行速度较慢。我们有八位用于写入数字的端口B和四位用于选择要显示的端口A。通过将代表七段码的C代码写入数字的外部寄存器，并将代码分配给端口B（位于第102至103行），然后通过脉冲适当选择端口A上的线路（位于第106至111行），可以显示数字。现在让我们回到TINA Cloud的原理图编辑器。通过按下Dig按钮启动模拟，您可以看到写在显示器上的素数。停止模拟。如果您想跟踪数字节点的变化，请在视图菜单下切换到显示数字节点状态选项。在这种情况下，节点电平将显示出来，但模拟可能会变慢。现在，让我们在合成的C代码中进行主要的更改。在MPLAB编辑器中打开C源文件，并注释掉sim定义（位于第三行），这样我们就定义了新的常量，例如处理器速度（在第10行的50兆赫兹）。这是DE10 Lite FPGA开发板的振荡器频率。之后，我们可以编译项目并将结果二进制可执行文件转换为VHDL。该代码将放置在我们VHDL Pick模型的闪存ROM组件中。现在，打开TINA示例FPGA文件夹中的circuit_pick16f84素数生成器de10-lite电路。我们已将FPGA引脚连接到显示器的段和PIC MCU的时钟输入引脚。由于显示器的公共阳极是硬连线的，因此可以将显示器的COM引脚设置为悬空。现在，让我们使用Terrasic DE10 Lite FPGA开发板在真实环境中测试电路。单击“TNM”菜单，然后选择导出到FPGA软件。接下来，单击Intel Quartus。然后，打开并提取pix16f84素数生成器de10-lite fpga_export.zip文件。创建一个名为“designs”的文件夹，然后将所有生成的文件保存在这个新创建的文件夹中。要生成可下载的内容，首先必须创建Quartus Prime Lite项目。启动Quartus，选择“文件”，然后点击“新建项目向导”，点击下一步。输入工作目录名称（在这里是C:\designs）和项目名称（prime_generator）。然后点击下一步。再次点击下一步。现在添加源文件，从designs文件夹中选择所有vhd文件作为源文件，然后点击打开，点击下一步。在“设备系列”和“板设置”对话框中，选择MAX 10设备系列，并手动选择10M50DAF484C7G FPGA。然后点击下一步，将EDA工具设置为默认值，点击下一步，最后按下完成按钮。现在Quartus正在初始化我们的项目，我们可以检查vhd文件，复制实体名称，并在assignments菜单中将其设置为顶层实体。点击“assignments”，选择“设置”，将实体名称粘贴到对话框中的“顶层实体”字段中，然后点击OK。同样，让我们将qsf文件添加到项目中。点击“assignments”，选择“导入分配”，从designs文件夹中选择pic16f84素数生成器de10-lite.qsf文件，然后点击打开。qsf文件的内容将告诉软件哪些FPGA引脚将用于逻辑输入和输出。点击OK后，要为FPGA生成配置数据，请右键单击“编译设计”，然后点击“开始”。现在，通过USB将DE10 Lite与Quartus机器连接。当出现“Quartus Prime完全编译成功”消息时，请右键单击“程序设备”，然后点击“打开”。点击“启动”按钮以对设备进行编程。您将在100%的进度条处看到成功消息，并且您可以在显示器上看到素数。有关更多信息，请访问我们的网站www，或查看我们的YouTube频道www.youtube.com/user/tina-design-suite。

🎥Demonstration of Simulating and Synthesizing a Circuit Displaying Prime Numbers using a PIC MCU

在这个视频中，我们将演示如何使用TINA Cloud模拟和合成一款使用PIC MCU的电路来显示素数。