实验二2输入逻辑门的设计和实现.docVIP

实验二 2输入逻辑门的设计与实现 一．实验目的 1．使用ISE软件设计并仿真； 2．学会程序下载。 二．实验内容 使用ISE软件进行简单的2输入逻辑门的设计与实现。 三．实验步骤 1. 编写文本文件并编译 2. 软件仿真 3. 进行硬件配置 四．实验原理 1. ISE软件是一个支持数字系统设计的开发平台。 2. 用ISE软件进行设计开发时基于相应器件型号的。 注意：软件设计时选择 的器件型号是与实际下载板上的器件型号相同。 3. 图2-1所示电路包含6个不同的逻辑门，本实验中用Verilog语句来描述。 图2-1 2输入逻辑门电路 新建工程 双击桌面上“ISE Design Suite 14.7”图标，启动ISE软件(也可从开始菜单启动)。每次打开ISE都会默认恢复到最近使用过的工程界面。当第一次使用时，由于还没有历史工程记录，所以工程管理区显示空白。选择File New--Project选项，在弹出的对话框中输入工程名称并指定工程路径,如图2-2所示。 图2-2 点击Next按钮进入下一页，选择所使用的芯片及综合、仿真工具。计算机上安装的所有用于仿真和综合的第三方EDA工具都可以在下拉菜单中找到，如图2-3所示。在图中我们选用了Spartan6 XC6SLX16芯片，采用CSG324封装，这是NEXYS3开发板所用的芯片。另外，我们选择Verilog作为默认的硬件描述语言。 再点击Next按钮进入下一页，这里显示了新建工程的信息，确认无误后，点击Finish就可以建立一个完整的工程了，如图2-4所示。 图2-3 图2-4 设计输入和代码仿真 在工程管理区任意位置单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择New Source命令，会弹出如图2-5所示的新建源代码对话框，对于逻辑设计，最常用的输入方式就是HDL代码输入法(Verilog Module、VHDL Module)、状态机输入法(State Diagram )和原理图输入法(Schematic)。这里我们选择Verilog Module输入，并输入Verilog文件名。 图2-5 单击Next按钮进入端口定义对话框，如图2-6所示。其中Module Name栏用于输入模块名，这里是gates2，下面的列表框用于端口的定义。Port Name表示端口名称，Direction表示端口方向(可选择为input、output或inout)，MSB表示信号最高位，LSB表示信号最低位，对于单信号的MSB和LSB不用填写。当然，端口定义这一步我们也可以略过，在源程序中再行添加。 图2-6 定义了模块的端口后，单击Next进入下一步，点击Finish完成创建。这样，ISE就会自动创建一个Verilog模块的模板，并且在源代码编辑区打开。简单的注释、模块和端口定义已经自动生成，接下来的工作就是将代码编写完整，如图2-7所示。 图2-7 输入代码后，我们还需要对模块进行测试。在工程管理区将view设置为Simulation，在任意位置单击鼠标右键，并在弹出的菜单中选择New Source，在类型中选择Verilog Test Fixture，输入测试文件名，单击下一步。这时所有工程中的模块名都会显示出来，我们选择要进行测试的模块，如gates2模块。点击Next ,再单击Finish按钮，ISE会在源代码编辑区自动生成测试模块的代码，如图2-8所示。我们看到，ISE已经自动生成了基本的信号并对被测模块做了例化。我们的工作就是在initial…end块中的“//Add stimulus here”后面添加测试向量。 图2-8 对gates2模块，我们可以添加如下所示的测试代码。 #200 a = 0; b = 0; #200 a = 0; b = 1; #200 a = 1; b = 0; #200 a = 1; b = 1; 完成测试文件编辑后，确认工程管理区中view选项设置为Simulation，这时在过程管理区会显示与仿真有关的进程，如图2-9中Processes栏所示。右键单击其中的Simulate Behavioral Model项，选择弹出菜单中的Process Properties项，会弹出如图2-10所示的属性设置对话框，其中Simulation Run Time就是仿真时间的设置，可将其修改为任意时长。 图2-9 图2-10 仿真参数设置完后，就可以进行仿真。首先在工程管理区选中测试代码，然后在过程管理区双击Simulate Behavioral Model，ISE将启动ISE Simulator，可以得到仿真结果，如图2-11所示。 图2-11 综合与实现 所谓综合，就是将HDL语言、原理图等设计输入翻译成由与、或、非门和RAM、触发器等基本逻辑单