硬件描述语言与字系统设计实验指导书_lab1.docx

《信号与信息处理综合实验（FPGA部分）》实验指导书实验一 FPGA使用入门实验目的掌握ISE 13.2集成开发环境和Modelsim软件的使用方法；熟悉S6 Card实验板的使用方法。掌握使用Verilog HDL语言实现常用组合逻辑和时序逻辑的方法。了解Chipscope的功能与使用方法实验内容（1）熟悉S6 CARD实验板；（2）熟悉ISE集成开发环境；（3）3比特加法器仿真与上板实验（4）m序列产生器仿真与在板Chipscope调试实验要求按下面的说明逐步操作，实验结束后需经教师或助教验收，并将工作目录压缩后重新命名，命名规则为“组号_lab1.zip(rar)”，并分别撰写实验报告，上传到ftp上的”FPGA学生作业/实验一”文件夹。实验过程说明熟悉S6 CARD实验板1 S6 CARD开发板整体架构板卡体积小巧，面积与身份证大小相同，故命名为S6 CARD板卡，其实物图如图1所示。图1 S6 CARD板卡实物图S6 CARD开发板以Spartan-6系列的XC6SLX9-TQ144芯片为核心，供电、下载与调试都通过板卡自身的USB接口完成，扩展了LED、GPIO、UART以及USB-JTAG电路，结构如图2所示。此外，S6 CARD通过USB线完成板卡供电和调试，便于使用。图2 S6 CARD板卡结构图其中，Flash芯片使用了32Mb的SPI Flash M25P32，容量大，也适合于嵌入式系统开发。系统时钟由外部晶振给入，频率为50MHz。 2 S6 CARD开发板驱动电路1、LED驱动电路LED是最基本的电路组件，给高电平就发光，且发光的程序和驱动电流有关。板卡的LED电路如图3所示。图3 S6 CARD LED电路2、按键和拨码开关电路LED、按键以及拨码开关本质上属于同一类设备，LED为输出设备，而按键和拨码开关属于输入设备。按键为瞬时输入设备，仅在按下时维持一个固定输入，松开则返回到固定的逻辑相反状态。S6 CARD的按键电路如图4所示，按键按下时，FPGA相应管脚为低电平。图4 S6 CARD按键电路拨码开关为长时固定状态输入，拨到那个状态就一直维持该状态的输入。S6 CARD的拨码开关电路如图5所示，拨码到“ON”时，FPGA相应管脚为0，否则为1。图5 S6 CARD拨码开关电路3、UART驱动电路S6板卡配置了UART232的“公头”接口，相应的电路如图6所示。图6 S6 CARD UART232电路4、扩展管脚电路最后，S6 CARD板卡预留了20个扩展接口，其中2个电源、2个地，16个通用数据线，具体如图7所示。图7 S6 CARD 扩展I/O电路3 S6 CARD板卡管脚约束说明 为了便于自行练习，下面给出S6 CARD板卡上所涉及管脚的UCF约束。##NET sys_clk_50MHz LOC = P56 | IOSTANDARD = LVCMOS33 ;##NET button_1 LOC = P92 | IOSTANDARD = LVTTL | PULLDOWN ;NET button_2 LOC = P93 | IOSTANDARD = LVTTL | PULLDOWN ;##NET LED7 LOC = P88 | IOSTANDARD = LVTTL | SLEW = SLOW | DRIVE = 8 ;NET LED6 LOC = P87 | IOSTANDARD = LVTTL | SLEW = SLOW | DRIVE = 8 ;NET LED5 LOC = P85 | IOSTANDARD = LVTTL | SLEW = SLOW | DRIVE = 8 ;NET LED4 LOC = P84 | IOSTANDARD = LVTTL | SLEW = SLOW | DRIVE = 8 ;NET LED3 LOC = P83 | IOSTANDARD = LVTTL | SLEW = SLOW | DRIVE = 8 ;NET LED2 LOC = P82 | IOSTANDARD = LVTTL | SLEW = SLOW | DRIVE = 8 ;NET LED1 LOC = P81 | IOSTANDARD = LVTTL | SLEW = SLOW | DRIVE = 8 ;NET LED0 LOC = P80 | IOSTANDARD = LVTTL | SLEW = SLOW | DRIVE = 8 ;##NET rxd LOC = P126 | IOSTANDARD = LVTTL ;NET txd LOC = P127 | IOSTANDARD = LVTTL | DRIVE = 8 | SLEW = SLOW ;##NET Swit