Thiết kế hệ thống xử lý ảnh video trên FPGA (CycloneII), chương 4 pps

Chương 4: Công tắc
Mạch XSTEND có một dải 8 công tắc DIP và 2 nút ấn
(được đặt là
SPARE và RESET) được sử dụng từ mạch XS. (Có
1 nút ấn thứ 3 được đặt là
PROGRAM, dùng để khởi tạo
chương trình của mạch XS40. Nó không được sử dụng như một
đầu vào đa năng). Khi
closed hoặc ON, mỗi công tắc DIP kéo
chân của mạch XS nối mass. Khi công tắc DIP
open hoặc OFF
thì chân được kéo lên cao thông qua điện trở 10K

Khi được ấn, mỗi nút ấn sẽ kéo chân của mạch XS nối
mass. Nếu không thì các chân được kéo lên cao thông qua điện
trở 10K

 Chú ý:
Khi không sử dụng, các công tắc DIP sẽ ở phía bên trái
trong cấu hình
open hoặc OFF. Vì vậy các chân của mạch XS
không nối mass và có thể chuyển đổi giữa mức thấp và mức cao
Listing 2: Sự kết nối giữa công tắc DIP mạch XSTEND
và công tắc nút đẩy và mạch XS40
# DIP SWITCH CONNECTIONS
NET DIPSW<1> LOC=P7;
NET DIPSW<2> LOC=P8;
NET DIPSW<3> LOC=P9;
NET DIPSW<4> LOC=P6;
NET DIPSW<5> LOC=P77;
NET DIPSW<6> LOC=P70;

NET DIPSW<7> LOC=P66;
NET DIPSW<8> LOC=P69;
#
#PUSHBUTTON SWITCH CONNECTIONS (ACTIVE-
LOW)
NET SPAREB LOC=P67;
NET RESETB LOC=P37;
4. Giao diện (interface) VGA
Mạch XSTEND cung cấp một mạch XS với một giao diện
monitor VGA thông qua bộ nối J5. Mạch XS có thể truyền các
tín hiệu đồng bộ ngang và các tín hiệu đồng bộ dọc (tác động ở
mức thấp) điều khiển chiều rộng và chiều cao của khung video
và truy xuất đến 2 bit của các tín hiệu màu đỏ, xanh lá cây và
xang dương. Vì vậy nó có thể tạo ra các pixel với bất kỳ 2
2
*2
2
*2
2
=64 màu khác nhau.
Listing 3: Sự kết nối giữa giao diện VGA của mạch
XSTEND và XS40
# VGA CONNECTIONS
NET VSYNCB LOC=P67;
NET HSYNCB LOC=P19;
NET RED<1> LOC=P18;
NET RED<0> LOC=P23;
NET GREEN<1> LOC=P20;
NET GREEN<0> LOC=P24;
NET BLUE<1> LOC=P26;

NET BLUE<0> LOC=P25;
5. Stereo Codec
Mạch XSTEND có 1 stereo codec nhận 2 kênh lối vào
analog từ J9, lượng tử hoá giá trò analog và gửi các giá trò số đến
mạch XS như một chuỗi bitstream. Codec cũng nhận một chuỗi
bitstream từ mạch XS và chuyển đổi nó thành 2 tín hiệu lối ra
analog ra mạch XSTEND thông qua J10.
Codec được đònh cấu hình bằng cách thiết lập shunt trên các
jumper như bảng 2
Jumper Thiết lập
J11 Đặt shunt trên jumper này nghóa là không cho phép
codec hoạt động bằng các giữ nó ở trạng thái reset.
Gỡ bỏ shunt trên jumper khi đang sử dụng codec
J17 Gỡ bỏ shunt để ngăn cản chuỗi dữ liệu lối ra từ mạch
XS. Đặt shunt trên jumper khi đang sử dụng codec.
Bảng 2: Thiết lập jumper cho codec XSTEND
Listing 6: Sự kết nối giữa stereo codec của mạch
XSTEND và mạch XS40
# STEREO CODEC CONNECTIONS
NET MCLK LOC=P9; #MASTER CLOCK TO
CODEC
NET LRCK LOC=P66;#LEFT/RIGHT CODEC
CHANNEL CODEC
NET SCLK LOC=P77;#SERIAL DATA CLOCK
NET SDOUT LOC=P6; #SERIAL DATA OUTPUT
FROM CODEC
NET SDIN LOC=P70;# SERIAL DATA INPUT
FROM CODEC
NET CCLK LOC=44; #CONTROL SIGNAL
CLOCK

NET CDIN LOC=P45;#SERIAL CONTROL
INPUT TO CODEC
NET CSB LOC=P48;#SERIAL CONTROL
CHIP SELECT
Các tín hiệu analog lối vào và lối ra của stereo vào và ra
khỏi mạch XSTEND thông qua các J9 và J10 khoảng 1/8” tương
ứng. Lối ra của một máy hát CD có thể là lối vào thông qua J9
và một bộ tai nghe stereo nhỏ có thể được nối đến J10 để nghe
tín hiệu ở đầu ra đã xử lý
Dữ liệu đã được số hoá ở lối ra từ bộ codec thông qua J17
đến mạch XS đã gắn trên mạch XSTEND. Shunt sẽ được đặt
trên J17 khi bộ codec đang được sử dụng. Bởi vì dữ liệu nối tiếp
ở đầu ra của bộ codec không
tristatable và vì nó dùng chung lối
vào của mạch XS với các tài nguyên khác trên mạch XSTEND
nên shunt gắn trên J17 sẽ được gỡ bỏ khi bộ codec không được
sử dụng.
6. Giao diện Xilinx Xchecker
Mạch XS40 gắn trên mạch XSTEND có thể được đònh cấu
hình và kiểm tra bằng cách dùng một cáp XILINX Xchecker
được cắm vào J19. Khi sử dụng cáp Xchecker, ta không phải
nối cáp giữa mạch XS và cổng song song của máy tính. Thêm
vào đó, khi sử dụng cáp với 1 mạch XSTEND/XS40 kết hợp, ta
phải điều chỉnh lại mạch XS40:
 Gỡ bỏ shunt từ J4, J6, J10 và J11 của mạch XS40
 Gỡ bỏ EPROM từ socket U7
Chân Xchecker Chân XS40
1_VCC(+5V) 2
2_RT 32
3_GND 52

4_RD 30
6_TRIG 7
7_CCLK 73
9_DONE 53
10_TDI 15
11_DIN 71
12_TCK 16
13_PROGRAM 55
14_TMS 17
15_INIT 41
16_CLKI 13
17_RST 8
18_CLKO 9
Bảng 3: Kết nối giữa cáp Xchecker và XS40
7. Vùng mẫu (prototyping area)
Mạch XSTEND có 1 vùng mẫu bao gồm thành phần các lỗ
xuyên qua trên 1 khung lưới 0.1”*0.1” đặt rải rác với mạng lưới
các bus VCC và GND như hình 3. Các bus truyền VCC liên tục
ở phần trên mạch XSTEND trong khi các bus GND chạy liên tục
ở phần dưới mạch. Các bus VCC và GND có các giao tiếp kết
nối mà một dây kim loại nhỏ có thể được hàn gắn để tạo một
kết nối đến các thành phần lỗ xuyên qua bên cạnh.
Hình 3: Vò trí các bus VCC và GND xung quanh các thành
phần giao tiếp trong vùng mẫu mạch XSTEND
Khi đặt shunt trên J16 sẽ xác đònh các bus VCC trong vùng
mẫu có truyền nguồn 5V hoặc là 3.3V hay không (xem hình 4).
Dó nhiên, sự lựa chọn jumper sẽ không có hiệu quả nếu ta không
cấp các nguồn này vào mạch XSTEND bởi mạch XS hoặc là
bằng cách kết nối với nguồn cung cấp bên ngoài.
Hình 4: Thiết lập shunt cho bus VCC

Mạch XS kết nối đến vùng mẫu thông qua bộ nối J3. Các
chân trên bộ nối phải được sắp xếp phù hợp với các chân trên
mạch XS40. Ví dụ: chân J3 ở bên dưới phía trái của mạch
XSTEND tương ứng với chân 21 ở bên dưới phía trái của mạch
XS40.
8. Bộ nối mạch con
Các mạch con với các mạch ứng dụng có thể được nối đến
mạch XSTEND thông qua bộ nối J8. Bộ nối 42*2 này truyền tất
cả I/O và VCC/GND từ mạch XS40 đến mạch con.