この文書では,実習ボードに備わった各種入力デバイスと,その確認用インディケータについて説明しています.入力デバイスにはトグルスイッチ,タクトスイッチ,反射型フォトインタラプタがあり,それらを使ってインストラクションを入力したり,モードを変換したりします.


1:CPUボードの表面に備わるデバイス

まずはどこにどのようなデバイスがあるのか説明します.下の図はCPUボードとディスプレイボードにあるデバイスを描いたものです.なお,FPGAボードは省略されています.

CPUBoard

入力デバイスとして,下側と右側に18個のトグルスイッチ(SW1~18),右下にタクトスイッチ(SW22),左側に3個のスライドスイッチ(SW19~21)があります.スイッチの動作をまとめまて下の表に示します.見た目は同じであるSW15とSW16にはチャタリング防止機能が備わっています.

  上側(押されている)  下側(離されている)  チャタリング防止機能 FPGAとの接続
SW1~14  High Low なし あり
SW15~18 High Low あり あり
SW22 High Low あり あり
SW19 ドットマトリクスディスプレイを非表示 ドットマトリクスディスプレイを表示 なし なし
SW20 トグルスイッチSW1~16をFPGAにつなぐ フォトインタラプタをFPGAにつなぐ なし なし
SW21 電源を入れる 電源を切る なし なし

それぞれのスイッチとFPGAとの接続状況を下の表でまとめて示します.

基板上の名称 FPGAのピン番号 信号の種類 ポート名
SW1 P98 LVCMOS33 IN[0]
SW2 P93 LVCMOS33 IN[1]
SW3 P95 LVCMOS33  IN[2]
SW4 P88 LVCMOS33 IN[3]
SW5 P59 LVCMOS33 IN[4]
SW6 P58 LVCMOS33 IN[5]
SW7 P57 LVCMOS33 IN[6]
SW8 P41 LVCMOS33 IN[7]
SW9 P40 LVCMOS33 IN[8]
SW10 P38 LVCMOS33 IN[9]
SW11 P48 LVCMOS33 IN[10]
SW12 P47 LVCMOS33 IN[11]
SW13 P45 LVCMOS33 IN[12]
SW14 P44 LVCMOS33 IN[13]
SW15 P43 LVCMOS33 IN[14]
SW16 P56 LVCMOS33  IN[15]
SW17 P51 LVCMOS33 IN[16]
SW18 P50 LVCMOS33 IN[17]
SW22 P101 LVTTL RESET 

なお,出力デバイスとして,上側に4桁の7セグメントLED(DP1~4),2個のLED(LD1~2),中央に幅8高8のドットマトリクスディスプレイMD1~8をまとめたものがあります.くわしくはLEDとFPGAの接続7セグメントLEDの接続ドットマトリクスディスプレイの接続をご覧ください.


2:CPUボードの裏面に備わるデバイス

下の図はCPUボードの裏面です.下側にフォトインタラプタPI1~16があります.ただし,実機にはカバーががかかっているため直接見ることはできません.

CPUBoardBottom

フォトインタラプタの構造を下に示します.このフォトインタラプタは反射型に属しには赤外線LEDと赤外線を感知するセンサが内蔵されているため,それらの下に置くものの色を感知することができます.例えば,白であれば赤外線が反射し赤外線を感知しますし,黒であれば赤外線が反射しないため赤外線を感知しません.

PhotoInterrupter


3:フォトインタラプタとSW1~16の切替

フォトインタラプタとトグルスイッチは共用になっており,どちらかしか使えません.正確には,フォトインタラプタとタクトスイッチが2入力のセレクタ(74HC157)に繋がっており,それで選ばれた信号がFPGAに接続されています.フォトインタラプタとトグルスイッチの対応は,PI1とSW1のように,数字が同じもの同士が対応しております.

フォトインタラプタとスイッチの切替にはSW20が使われ,SW20を上側にするとトグルスイッチ,下側にするとフォトインタラプタがFPGAに接続されます.


4:フォトインタラプタおよびSW1~16確認用LED

フォトインタラプで感知している状態とSW1~16の状態はLD1~16で確認できます.白色の紙がフォトインタラプタの下にあるとLEDは光り,黒色だとLEDは消えるようになっています.同様に,SW1~16のスイッチはオフだとLEDが光り,オンだと消えるようになっています.

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