lab 2

การทดลองที่ 2

ออกแบบวงจรดิจิทัลควบคุมการทำงานของ RGB LED

วิธีการทดลอง

จงออกแบบวงจรดิจิทัลโดยใช้ภาษา VHDL สำหรับนำไปสร้างเป็นวงจรในชิป FPGA โดยวงจรดิจิทัลมี I/O ดังนี้
    - CLK (input) มีความถี่ 50MHz ใช้สำหรับกำหนดจังหวะการทำงานของวงจรทั้งหมด (เป็นการออก         แบบวงจรดิจิทัลแบบ Synchronous Design)

    - RST_B (input) เป็นอินพุตสำหรับใช้รีเซตแบบ Asynchronous สำหรับการทำงานของวงจรโดย           รวม (ทำงานแบบ Active-Low) ซึ่งได้จากวงจรปุ่มกด (Push Button)

    - PB (input) เป็นอินพุตจากปุ่มกด 1 ปุ่ม ทำงานแบบ Active-low เพื่อใช้ในการเปลี่ยน                           สีของ WS2812 RGB LED จำนวน 1ดวง

    - DATA (output) เป็นเอาต์พุตสำหรับนำไปควบคุมการทำงานของ WS2812 RGB LED เพียง               1 ดวง ซึ่งเป็นสัญญาณตาม ข้อกำหนดของชิป WS2812 เพื่อส่งข้อมูลจำนวน 24 บิต

พฤติกรรมการทำงานเป็นดังนี้
    - เมื่อเริ่มต้นหรือกดปุ่มรีเซต (RST_B) จะทำให้ค่าสีเป็น 0x000000 (24 บิต) และส่งออกไป                   ยัง WS2812 RGB LED หนึ่งครั้ง

    - เมื่อมีการกดปุ่ม PB แล้วปล่อยในแต่ละครั้ง จะมีการเปลี่ยนค่าสี 24 บิต แล้วส่งออกไปยัง                     RGB LED ใหม่หนึ่งครั้ง ตามลำดับดังนี้ 0x000000 -> 0x0000FF -> 0x00FF00 -> 0xFF0000         แล้ววนซ้ำ

แนวทางการออกแบบและทดสอบ

    - ออกแบบวงจรโดยใช้ภาษา VHDL
    - เขียน VHDL Testbench เพื่อทดสอบการทำงาน และจำลองการทำงาน
    - ทดสอบการทำงานในบอร์ด FPGA แล้ววัดสัญญาณโดยใช้ออสซิลโลสโคป(ยังไม่ต้องต่อ                   วงจร RGB LED จริง)

    - บันทึกผลและเขียนรายงานการทดลอง

รายการอุปกรณ์

1. บอร์ด FPGA (Altra WARRIOR CYCLONE 3 EP3C10E144C)              1 บอร์ด

2. Byte Blaster II Cable หรือ USB Blaster Cable                                         1 ชุด

3. ออปซิโลสโคป                                                                                          1 เครื่อง

4. สายวัด Logic Analzer                                                                               1 ชุด

5. เครื่องคอมพิวเตอร์                                                                                    1 เครื่อง
6. RGB LED                                                                                                 1 ชุด

แนวทางการออกแบบ

จะต้องกำหนดให้การส่งค่าทั้ง 3 สัญญาณที่รับค่าจากปุ่มกดแต่ละปุ่มเป็นสัญญาณ PMW ที่ความถี่ 500 Hz เนื่องจากสัญญาณที่ส่งออกทาง output ทั้ง 3 สัญญาณ รูปแบบการส่งคือ จะส่งเป็น 24 บิตแบ่งเป็น 3 ชุด ชุดละ 8 บิตและเมื่อมีการกดปุ่มแล้วปล่อยในแต่ละครั้ง จะมีการเปลี่ยนค่าสี 24 บิตแล้วส่งออกไปยัง RGB LED ใหม่หนึ่งครั้ง ตามลำดับดังนี้ 0x000000 -> 0x0000FF -> 0x00FF00 -> 0xFF0000 แล้ววนซ้ำ และต้องมีการหน่วงเวลาของการกดปุ่ม ตัวเลขในการตรวจสอบเงื่อนไขจึงต้องกำหนดอย่างเหมาะสม

ผลการสังเคราะห์วงจร

Compilation Report

RTL View

ผลการทดลอง