计算机综合课程设计

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2018/12/29
P.18
2009年教育部-英特尔精品课程
4×4键盘扫描电路设计（3）

内部寄存器
键值寄存器（FF10H）（只读） 状态寄存器（FF12H）（只读）

0 15 ×××××××××××××××
将8根IO端口线（16位地址线的低8位，高 8位为全1）的高4位用来译码得到最多16个 接口电路的片选信号。 低4位组成每个接口电路的16个字节端口地 址，由于Minisys只有16位数据处理能力。 所以每个接口电路实际上是有8个字端口地 址。

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脉冲宽度调制PWM（3）

内部寄存器
最大值寄存器（FF30H）（只写） 对比值寄存器（FF32H）（只写） 使能寄存器（FF34H）（只写）
0:无键 1:有键
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4位7段LED显示控制(1)

功能 通过向该控制电路写16位数据，经 过译码控制共阳极的7段LED显示。 16位数每半个字节控制一位7段LED， 从高位到地位排列。

a
f e g d b
c
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4位7段LED显示控制(3)

输入输出安排

Reset (I) 初始化 D15~D0 (I)用于写数据 CS (I) 片选端 IOW（I）写信号 led00~led06 0位led输出线 led10~led16 1位led输出线 led20~led26 2位led输出线 led30~led36 3位led输出线 数据锁存器（FF00H）
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4×4键盘扫描电路设计（2）

输入输出安排
D15~D0(O)用于读出数据 CS(I) 片选端 CLK(I) 时钟信号 line3~line0（I）键盘行输出线 col3~col0（O）键盘列输入线 address1～address0（I）端口地址 IOR（I）读信号
2018/12/29
P.4
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对MiniSys的修改

为MiniSys加I/O功能（3）
修改MemWrite和MemRead信号的逻辑。增加 IORead和IOWrite信号，改MemtoReg为 MemorIOtoReg。
assign RegWrite = (R_format || Lw || Jalc || I_data) && !(Jrn) ; // 需要写寄存器的指令 assign MemWrite =((Sw==1 ) && (ImmediatHigh[9:2] != 8’b11111111)) ? 1:0 ; // 写存储器， ImmediatHigh[9:0] 是新增的输入信号=instructions[15..6] assign MemRead = ((Lw==1) && (ImmediatHigh[9:2] != 8’b11111111)) ? 1:0 ; // 读存储器 assign MemorIOtoReg = IORead || MemRead; // 读操作需要从端口或存储器读数据到寄存器 assign IOWrite = ((Sw==1)&& (ImmediatHigh[9:2] == 8’b11111111)) ? 1:0 ; // 写端口 assign IORead = ((Lw==1) && (ImmediatHigh[9:2] == 8’b11111111)) ? 1:0 ; // 读端口, ImmediatHigh[9:0] 就是instructions[15:6]
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为MiniSys加I/O功能（5）

增加一个MEMorIO模块
mwdata mAddress
存储 单元
mrdata
译码 单元
运算 单元
Address PortNumber
MEM orIO
Irdata 片选信号
rdata iwdata
wdata

1 0 15 ×××××××××××××× 1:计数到 1:定时到
0:定时/计数未开始 1:定时/计数开始
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16位定时/计数器（4）
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为MiniSys加I/O功能（4）

增加一个MEMorIO模块
译码 单元
wdata
Address
存储 单元
rdata
运算 单元
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0000H
4KBRAM
0FFFH
256BYTE
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FF00H
FFFFHБайду номын сангаас
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为MiniSys加I/O功能（2）

IO端口地址分配原则（可自行决定）
2018/12/29 P.1
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第4章 外围电路及控制系统设计





为MiniSys加I/O功能 16位定时/计数器 16位脉冲宽度调制PWM 4×4键盘扫描电路 4位7段LED显示控制 简单UART控制 看门狗控制 中断的设计
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2018/12/29 P.10
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16位定时/计数器（3）
CNT0状态寄存器（FF20H） CNT1状态寄存器（FF22H） ；两个寄存器均为只可读，读取后被清0
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16位定时/计数器（2）
CNT0方式寄存器（FF20H） CNT1方式寄存器（FF22H） ；两个寄存器均为只可写

1 0 15 ×××××××××××××× 0:非循环 0:定时 1:循环 1:计数


CNT0初值寄存器(O)/当前值寄存器(I) (FF24H) CNT1初值寄存器(O)/当前值寄存器(I) (FF26H)
15 ×××××××××××××××× 两个寄存器通过读/写线区别 0
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0 15 ×××××××××××××××× LED3 LED2 LED1 LED0
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4位7段LED显示控制(2)
7段共阳极LED 需要点亮的笔画需 要输出0。 将a～g分别接输出 的7位数据的位0 ～位6
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为MiniSys加I/O功能（1）

MiniSys为I/O统一编址方式。 将DATA RAM地址分区，其中高256个 字节用来做IO，一共是128个16位端口。
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脉冲宽度调制PWM（1）

功能
内部一个16位计数器和一个16位对比值， 计数器周而复始的加1计数，计数到计数器 的最大值（默认为FFFFH）的时候转为0再 计数。当计数器的值大于对比值，输出端 输出低电平，否则输出高电平。 对比值（默认为7FFFH）的不同决定了输 出脉冲的占空比。 计数器的最大值可以由软件设定，以便确 定PWM的输出脉冲的调制频率。
2018/12/29
P.12
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16位定时/计数器（5）

输入输出安排

rdata15~rdata0(O)用于CPU读数据 wdata15~wdata0(I)用于CPU写数据 CS(I) 片选端 CLK(I) 时钟信号 Reset（I）复位信号 pulse0, pulse1（I）两个CNT的外部脉冲信号 address3～address0（I）端口地址 IOW（I）写信号 IOR（I）读信号 COUT0, COUT1（O）定时/计数器输出
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首地址 FF00H FF10H FF20H FF30H FF40H FF50H
2018/12/29 P.8
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16位定时/计数器（1）

功能

两个定时/计数器CNT0和CNT1。 具有计数和定时两个功能。 计数方式下可以对输入的外部脉冲进行计数， 当计数到初值寄存器的值的时候，设置状态 寄存器的相应位。 定时方式下，在时钟作用下计时器做减1， 到1的时候设置状态寄存器的相应位，并在 相应的COUT脚输出一个时钟的低电平（平 时COUT是高电平）。 状态寄存器在被读取后被清零。
注意它
2018/12/29 P.7
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为MiniSys加I/O功能（6）
具体端口分配
片选信号 LEDCtrl KEYCtrl CTCCtrl PWMCtrl UARTCtrl WDTCtrl

0 15 ×××××××××××××××
默认为0
0:不许输出脉冲 1:允许输出脉冲
2018/12/29 P.16
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4×4键盘扫描电路设计（1）

功能 自动扫描4×4的键盘，当有键按下 的时候扫描键值，将键值记录到键 值寄存器，并置位状态寄存器中的 “有键”标志。当CPU读出键值后， 将“有键”标志清除。
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计算机系统综合课程设计(4)
基于MIPS32的SOC设计实践(下)
(Verilog+Quartus Ⅱ+Cyclone版)
主讲 杨全胜
东南大学计算机科学与工程学院
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2018/12/29
P.14
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脉冲宽度调制PWM（2）

输入输出安排
RESET(I) 初始化 address2～address0（I）端口地址 D15~D0(I)用于写入对比值和最大值 CS(I) 片选端 CLK(I) 时钟信号 IOW（I）写信号 PWM（O）输出端