(原創) 如何在Nios II顯示8位數的七段顯示器? (SOC) (Nios II) (SOPC Builder) (DE2-70)

Abstract
本文討論如何在Nios II控制8位數的七段顯示器。

Introduction
使用環境：Quartus II 8.0 + Nios II EDS 8.0 + DE2-70 (Cyclone II EP2C70F896C6N)

在(原創) 如何在Nios II顯示8位數的七段顯示器? (IC Design) (DE2) (Nios II)討論的是DE2平台，到了DE2-70平台，控制七段顯示器的方式有些改變：

1.七段顯示器多了8個小數點可控制。
2.友晶科技提供了新的七段顯示器ip，其HAL也不太一樣。

本文使用(原創) 哪裡有DE2-70的Nios II reference design可以參考? (SOC) (DE2-70) (Nios II) (SOPC Builder)所提供的範例為基礎討論。

SOPC Builder部分
使用友晶科技所提供SEG7_IF ip

(原創) 如何在Nios II顯示8位數的七段顯示器? (SOC) (Nios II) (SOPC Builder) (DE2-70)-LMLPHP

Top Module部分
請參考(原創) 哪裡有DE2-70的Nios II reference design可以參考? (SOC) (DE2-70) (Nios II) (SOPC Builder)。

使用HAL控制七段顯示器

將\DE2_70_NIOS_10_seg7\ip\TERASIC_SEG7\software\的SEG7.c與SEG7.h 複製到\DE2_70_NIOS_10_seg7\software\hello_world_0\，必須將SEG7.h與SEG7.c做些修改。

SEG7.h / C

1 #ifndef SEG7_H_2 #define SEG7_H_3 4 #include "alt_types.h"5 6 void SEG7_Clear(void);7 void SEG7_Full(void);8 void SEG7_Hex(alt_u32 Data, alt_u8 point_mask);9 void SEG7_Decimal(alt_u32 Data, alt_u8 point_mask);10 void SEG7_Number(void);11 12 #endif /*SEG7_H_*/

4行

#include "alt_types.h"

增加inlucde alt_types.h，因為alt_u32定義在alt_types.h

6行

void SEG7_Clear(void);void SEG7_Full(void);void SEG7_Hex(alt_u32 Data, alt_u8 point_mask);void SEG7_Decimal(alt_u32 Data, alt_u8 point_mask);void SEG7_Number(void);

提供5個HAL讓我們可以在Nios II用C去控制七段顯示器。

SEG7_Clear()：將8個七段顯示器全部清空不顯示(不是0，是完全不顯示)。
SEG7_Full()：將8個七段顯示器全部顯示8。
SEG7_Hex()：將8個七段顯示器以16進位顯示，第2個參數可控制小數點，如0x10表示顯示第5個小數點。
SEG7_Decimal()：將8個七段顯示器以10進位顯示，第2個參數可控制小數點，如0x10表示顯示第5個小數點。
SEG7_Numer()：將8個七段顯示器從左至右顯示76543210。

SEG7.c / C

1 #include "system.h"2 #include "alt_types.h"3 #include "io.h"4 #include "SEG7.h"5 6 #define SEG7_SET(index, seg_mask) IOWR(SEG7_BASE,index,seg_mask)7 #define SEG7_NUM 88 9 static unsigned char szMap[] = {10   63, 6, 91, 79, 102, 109, 125, 7, 11   127, 111, 119, 124, 57, 94, 121, 11312 };  // 0,1,2,.9, a, b, c, d, e, f13     14 void SEG7_Clear(void) {15   int i;16   17   for(i=0; i<SEG7_NUM; i++)18     SEG7_SET(i, 0x00);19 }20 21 void SEG7_Full(void) {22   int i;23   24   for(i=0; i<SEG7_NUM; i++)25     SEG7_SET(i, 0xFF);26 }27 28 void SEG7_Number(void) {29   int i;30 31   for(i=0;i<SEG7_NUM;i++)32     SEG7_SET(i, szMap[i]);33 }34 35 void SEG7_Hex(alt_u32 Data, alt_u8 point_mask) {36   alt_u8 mask = 0x01;37   alt_u8 seg_mask;38   int i;39     40   seg_mask = 0;41   for(i = 0; i < SEG7_NUM; i++) {42     seg_mask = szMap[Data & 0x0F];43     Data >>= 4;44 45     if (point_mask & mask)46       seg_mask |= 0x80;47       48     mask <<= 1;49     SEG7_SET(i, seg_mask);50   }51 }52 53 void SEG7_Decimal(alt_u32 Data, alt_u8 point_mask) {54   alt_u8 mask = 0x01;55   alt_u8 seg_mask;56   int i;57   seg_mask = 0;58   59   for(i = 0; i < SEG7_NUM; i++) {60     seg_mask = szMap[Data%10];61     Data /= 10;62     63     if (point_mask & mask)64       seg_mask |= 0x80;65       66     mask <<= 1;67     SEG7_SET(i, seg_mask);68   }69 }

1行

#include "system.h"#include "alt_types.h"#include "io.h"#include "SEG7.h"

將原來的include改成如上所示。io.h定義了IOWR()。

hello_world.c / C

1 /* 2 (C) OOMusou 2008 http://oomusou.cnblogs.com3 4 Filename    : hello_world.c5 Compiler    : Nios II gcc6 Description : Demo how to display 7 seg. on DE2-707 Release     : 10/20/2008 1.08 */9 #include <stdio.h>10 #include "system.h"11 #include "unistd.h" // usleep()12 #include "SEG7.h"   // SEG7_Hex()13 14 int main() {15   int i;16   for(i = 0; i != 100; i++)  {17     usleep(1 * 1000 * 1000);18     SEG7_Hex(i, 0x10);19   }20 }

使用SEG7_Hex()從1數到100。

完整程式碼下載
DE2_70_NIOS_10_seg7.7z

Conclusion
七段顯示器是大家常用的debug工具，無論是寫Verilog或是寫C，利用友晶提供的TERASIC_SEG7 ip，我們也可以在Nios II利用C控制七段顯示器。