EDA技术Verilog密码锁.doc

电 子 科 技 大 学 实 验 报 告 学生姓名：吴成峰 学 号：2014070906016 指导教师：黄志奇 一、实验室名称： 主楼C2-514 二、实验项目名称： 密码锁 三、实验原理： 利用FPGA开发班上的3个按钮开关btn[2:0]来输入4位数字的密码。例如，输入“2-0-1-2”打开门锁。将用拨位开关sw[7:0]来设置密码，通过按钮开关btn[2:0]来输入密码。其中，btn[0]、btn[1]和btn[2]分别对应的有效输入为“00”（十进制0）、“01”（十进制1）和“10”（十进制2），sw[7:6]、sw[5:4]、sw[3:2]和sw[1:0] 分别对应密码的’b00,sw[7:6], 2’b00,sw[5:4], 2’b00,sw[3:2], 2’b00,sw[1:0]} 输入4位数字后，才能知道所输入的密码是否正确。如果密码是正确的，led[1]亮起；如果密码错误，led[0]将亮起。 图1给出了设计的顶层模块。当按下btn[0]、btn[1]、btn[2]中任何一个按钮时，将会产生一个时钟脉冲。当分别按下按钮btn[0]、btn[1]、btn[2]时，锁模块对应的2位输入bn[1:0]为“00”、“01”和“10”。输入的密码与拨位开关上设置的密码相比较，产生图2所示的状态转移图。注意：即使密码输入错误，也必须完成完整的4位密码输入，才能进入“fail”状态E4。 图1. 门锁电路的顶层模块 图2. 门锁电路的状态转移图 四、实验目的： 熟悉利用HDL代码输入方式进行组合逻辑电路的设计和仿真的流程，掌握Verilog语言的基本语法。并通过一个密码锁的设计把握利用EDA软件（Xilinx ISE 10.1）进行HDL代码输入方式的电子线路设计与仿真的详细流程，熟悉摩尔状态机。 五、实验内容： 利用HDL代码输入方式在Xilinx ISE 10.1平台上实现一个密码锁设计，可以设定密码并显示，输入密码以解锁； 设计密码锁的顶层模块，使用模块实例语句连接前面所设计的密码锁模块； 生成比特流文件下载到开发板上进行验证。 六、实验器材（设备、元器件）： 计算机（安装Xilinx ISE 10.1软件平台）； BASYS2 FPGA开发板一套（带USB-MIniUSB下载线）。 七、实验步骤： 1、在Xilinx ISE 10.1平台中，新建一个工程lock。我们选用的BASYS2 FPGA开发板采用的是Spartan3E XA3S100E芯片和CPG132封装，设置好器件属性，如图3所示。 图3. 设置器件属性 2、在工程管理区任意位置单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“New Source”命令，弹出新建源代码对话框，这里我们选择“Verilog Module”类型，输入Verilog文件名“lock”。 ISE会自动创建一个Verilog的模板，并在源代码编辑区打开，接下来的工作就是将代码编写完整。完整代码如下： module lock( input clk, input clr, input [7:0] sw, input [1:0] bn, output reg pass, output reg fail ); reg [3:0] pre_s,nex_s; parameter S0=4b0000,S1=4b0001,S2=4b0010,S3=4b0011,S4=4b0100, E1=4b0101,E2=4b0110,E3=4b0111,E4=4b1000; //state registers always@(posedge clk or posedge clr) begin if(clr==1) pre_s=S0; else pre_s=nex_s; end //C1 always@(*) begin case(pre_s) S0:if(bn==sw[7:6]) nex_s=S1; else nex_s=E1; S1:if(bn==sw[5:4]) nex_s=S2; else nex_s=E2; S2:if(bn==sw[3:2]) nex_s=S3; else nex_s=E3; S3:if(bn==sw[1:0]) nex_s=S4; else nex_s=E4; S4:if(bn==sw[7:6])