Zařízení pro ovládání základních periferií připojených k FPGA obvodu

Abstract

Tato bakalářská práce se zabývá ovládáním běžně dostupných periferií z FPGA obvodu společnosti Xilinx. Z periferií řízených přímo jsou vybrána tlačítka, přepínače, LED diody, rotační enkodér a maticová klávesnice. Prostřednictvím I2C sběrnice je ovládán OLED displej s řadičem SSD1306 nebo SH1106, alfanumerický LCD displeje s řadičem HD44780 nebo kompatibilním připojený skrze vstupně-výstupní expandér PCF8574, senzor teploty a tlaku vzduchu BMP280, senzor teploty a vlhkosti vzduchu SHT30 a hodiny reálného času DS3231. Pro ovládání periferií je v této práci navržena knihovna v jazyce VHDL, kterou lze použít pro FPGA obvody společnosti Xilinx. V jazyce VHDL je vytvořena také aplikace pro otestování správné funkce knihovny a periferií. Aplikaci lze spustit na vývojové desce Basys 3 od společnosti Digilent, která obsahuje FPGA obvod Artix-7 společnosti Xilinx. Aplikace obsahuje menu umožňující výběr periferie, po jejím výběru je zobrazena obrazovka specifická pro danou periferii.

This bachelor thesis focuses on the control of commonly available peripherals from a Xilinx FPGA circuit. Out of the peripherals controlled directly, buttons, switches, LEDs, rotary encoder and matrix keyboard are selected. Via the I2C bus, OLED displays with the SSD1306 or SH1106 controller, alphanumeric LCD displays with the HD44780 controller or compatible connected through the PCF8574 input/output expander, BMP280 air temperature and pressure sensor, SHT30 air temperature and humidity sensor, and DS3231 real-time clock are controlled. In this thesis, a VHDL library is designed to control the peripherals, which can be used for Xilinx FPGA circuits. A VHDL application is also developed to test the correct operation of the library and peripherals. The application can be run on the Basys 3 development board from Digilent, which contains an Artix-7 FPGA from Xilinx. The application includes a menu that allows selection of a peripheral, after which a peripheral-specific screen is displayed.