基于FPGA的SOPC交通灯实时控制系统设计

基于 FPGA 的 SOPC 交通灯实时控制系统设计 本设计基于 FPGA 的 SOPC 技术，旨在实现一个实时控制的交通灯系统。该系统能够模拟交通灯的工作原理，提供一个简单、实用的解决方案。 知识点 1：FPGA 及其应用 FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑设备，可以根据需要自定义逻辑功能。FPGA 在数字系统设计中的应用非常广泛，特别是在需要高速处理和实时控制的场景中。 知识点 2：SOPC 及其架构 SOPC（System on a Programmable Chip）是一种基于 FPGA 的系统架构，能够集成多种功能模块，例如处理器、存储器、输入/输出接口等。SOPC 的架构通常包括处理器、存储器、输入/输出接口、计时器等模块。 知识点 3：Nios II 处理器 Nios II 是一个基于 FPGA 的软核处理器，由 Altera 公司开发。Nios II 处理器具有高性能、低功耗、灵活的架构，可以应用于数字系统设计中的各个领域。 知识点 4：交通灯控制系统的工作原理 交通灯控制系统的工作原理是通过红、绿、黄三个灯的循环控制来实现交通流量的调节。绿灯亮 30 秒，黄灯亮 5 秒，红灯亮 30 秒，如此循环。 知识点 5：PIO 口和 Avalon Switch Fabric PIO 口是一个通用输入/输出接口，能够与外部设备进行交互。Avalon Switch Fabric 是一个高带宽、低延迟的交换架构，能够实现在 SOPC 系统中的高速数据传输。 知识点 6：数字显示交通灯的设计 数字显示交通灯是通过七段数码管实现的，每个灯亮的时候，数码管显示该灯亮的剩余时间，即数码管倒计时显示。 知识点 7：硬件设计和实现 硬件设计是指根据系统的需求设计和实现相应的硬件电路。硬件设计包括创建 Quartus II 工程、启动 SOPC Builder、配置硬件系统、生成 Nios II 系统等步骤。 知识点 8： timer 的应用 timer 是一个计时器模块，能够在系统中实现计时功能。在该设计中，timer 每 100ms 进行一次中断响应。 知识点 9： PIO 的配置 PIO 的配置是指对于 PIO 口的配置，包括 switch_pio、button_pio 和 led_pio 等。PIO 的配置较为繁琐，需要根据系统的需求进行设置。 知识点 10：软件编程 软件编程是指使用 Nios II IDE 环境下的用户逻辑接口工具完成封装，最后实现在 Nios II IDE 环境下的使用。