Pierwsze kroki z CPLD (Xilinx CoolRunner II): 4-cyfrowy licznik BCD

Do realizacji projektu opisanego w książce „Układy programowalne dla początkujących” w części zatytułowanej „Czterocyfrowy licznik dziesiętny” (rozdział 7.2 wspomnianej książki) może być wykorzystany zarówno zestawu uruchomieniowy produkowany przez KAMAMI (ZL14PLD + ZL15PLD) jak i SK-CRII-L-G firmy DIGILENT. Wymagania sprzętowe wymienionego projektu są spełnione w obu przypadkach. Jego zadaniem jest zaprezentowanie realizacji kilkucyfrowego licznika dziesiętnego oraz wykorzystanie opisanego wcześniej komponentu przewidzianego do obsługi siedmiosegmentowego wyświetlacza LED pracującego w trybie multipleksowym.

Projekt przedstawiony w artykule bazuje na książce „Układy programowalne dla początkujących„, której autorem jest Andrzej Pawluczuk.

Rys. 1. Środowisko uruchomieniowe wymagane w projekcie

Realizacja projektu w obu zestawach uruchomieniowych jest praktycznie identyczna. Jedynie różnice dotyczą przystosowania środowiska sprzętowego oferowanego przez zestawy uruchomieniowe do realizacji projektu. Dla przypomnienia, do istotnych różnic dotyczących środowiska należą:

• częstotliwość sygnału zegarowego,
• sposób sterowania wyświetlaczem.

Projekt wymaga środowiska pokazanego na rysunku 1. Pokazuje on, że do układu CPLD do poprawnego działania całości konieczne jest przyłączenie:

• sygnału zegarowego – Clk (taki generator znajduje się w zestawie uruchomieniowym),
• sygnału zezwolenia na zliczanie – Enable (przełącznik, którego stan w układzie CPLD pozwala uruchamiać/zatrzymywać czterocyfrowy licznik zliczający w kodzie BCD,
• przycisk wymuszający stan początkowy w układzie CPLD – Reset,
• czterocyfrowego siedmiosegmentowego wyświetlacza LED pracującego w trybie multipleksowanego wyświetlania, który jest sterowany przez wyjścia układu CPLD w zakresie włączania poszczególnych segmentów (SegA, SegB, SegC, SegD, SegE, SegF, SegG, SegK) oraz włączania poszczególnych cyfr wyświetlacza (DSel0, DSel1, DSel2, DSel3).

Rys. 2. Schemat blokowy urządzenia w pierwszym projekcie

Schemat blokowy urządzenia przedstawia rysunek 2, który zawiera podział na funkcjonalne bloki. Należy tu wymienić następujące elementy:

• wstępny dzielnik,
• generator sygnałów DClk i CClk,
• licznik główny,
• obsługa wyświetlacza siedmiosegmentowego.