การทดลองที่ 5

การทดลองที่ 5 การสร้างวงจรดิจิทัลเพื่อส่งตัวอักษร 'a' ผ่าน U-ART ไปยังคอมพิวเตอร์

วัตถุประสงค์

• ฝึกทำษะในการออกแบบโปรแกรมในภาษา vhdl
• ศึกษาการทำงานของการส่งสัญญาณ ผ่าน U-ART
• สามารถนำความรู้ที่ได้จากการทดลองนี้ไปประยุกต์ใช้ในวงจรอื่นๆได้ อย่างถูกต้องเหมาะสม

โจทย์ปฎิบัติ
         สร้างวงจรดิจิทัลเพื่อส่งตัวอักษร 'a' ผ่าน UART ไปยังคอมพิวเตอร์ เมื่อกดปุ่มแล้วปล่อยในแต่ละครั้ง โดยใช้ค่า baudrate เท่ากับ 9600 (เน้นส่งข้อมูลไบต์จาก FPGA ไปยังคอมพิวเตอร์เท่านั้น ยังไม่ต้องรับข้อมูล)

อุปกรณ์ 
1.บอร์ด FPGA CYCLOne 3 ชิปหมายเลข EP3C10E144C8 1 บอร์ด

2. ออสซิโลสโคป  1 เครื่อง

3. สายไฟ

4. คอมพิวเตอร์ที่มีโปรแกรม Altera 10.1d (Quartus II 13.1)

แนวคิด
       u art เริ่มต้นจาก Start Bit เป็น Logic 0 จากนั้นจะตามด้วย Data ตัว 'a' [00110001] แล้วจะถูกปิดด้วย Stop Bit เป็น Logic 1 ดังภาพ

และทำการออกแบบการเขียนโค้ดให้แบ่งเป็น  state 

โค้ด
library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.numeric_std.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; --entity-- entity u_art is port( clk : in std_logic; PB : in std_logic; RST : in std_logic; tx_out : out std_logic --Rx : in std_logic_vector(7 downto 0) ); end u_art; architecture behavioral of u_art is signal tx : std_logic; signal count_bit,i,count_button: integer:=0; type state is (idle,start,transdata,stop); signal state_tx : state := idle; signal data : std_logic_vector(7 downto 0):= "00110001"; begin process(clk) begin if (RST = '0' )then tx <= '1' ; elsif rising_edge(clk)then case state_tx is when idle => tx <= '1'; if PB = '0' then count_button <= count_button+1; else if count_button > 1000 then --normal USER reactive state_tx <= start; count_bit <= 0; end if; count_button <= 0; end if; --start--- when start => count_bit <= count_bit +1 ; if count_bit < 5200 then tx <= '0'; else count_bit <= 0; i <= 0; state_tx <= transdata ; end if; --- data --- when transdata=> if data(i) = '1' then if count_bit < 5200 then tx <= '1'; count_bit <= count_bit+1; else count_bit <= 0; i <= i + 1; state_tx <= stop; end if; elsif data(i) = '0' then if count_bit < 5200 then tx <= '0'; count_bit <= count_bit+1; else count_bit <= 0; i <= i + 1; state_tx <= stop; end if; end if; ----- end --- when stop => if (i= 8) then count_bit <= count_bit+1; if count_bit < 5200 then tx <= '1'; else count_bit <= 0; i <= 0; state_tx <= idle; end if; else state_tx <= transdata; end if; end case; end if; end process; tx_out <= tx; end behavioral;

อธิบายโค้ด

ผลการใช้งานของโปรแกรมเมื่อรันผ่าน Quartus

ผลการทดลองจากโปรแกรม Model - sim

• เมื่อไม่ได้กดปุ่ม  PB = '0'

• เมื่อ กดปุ่ม  PB = ' 1' แล้วโปรแกรมจะเริ่มเปลี่ยน state

ภาพการทดลอง

รูปสัญญาณเมื่อต่อกับออสซิโลสโคป

ภาพการต่ออุปกรณ์

ภาพหน้าจอเมื่อกดส่งตัวอักษร 'a'

วีดีโอการทดลอง