《数字系统设计》实验指导书及综合作业.doc

《数字系统设计》 实验报告 班级________________________ 姓名_________________________ 学号_________________________ 实验1 EDA工具基本操作与应用 一、实验目的 1、通过一个简单的D触发器的设计，让学生掌握QUARTUSII设计工具进行电子设计的基本流程。 2、初步了解可编程器件设计的全过程。 二、主要仪器设备 EDA实验系统一台，EDA/SOPC实验系统一台 三、 实验步骤 QUARTUSII软件的基本操作与应用 1、运行QUARTUSII软件。 2、选择File/New Project Wizard，新建一个工程，并点击Next。 图：1-1 3、指定工作目录及工程顶层设计实体名称，如图1-1所示，并点击2次Next。 4、选择FPGA器件，如图1-2所示，并点击Finish，工程文件建立结束。 图：1-2 5、点击File/New，新建一个VHDL文件，如图1-3所示。 图：1-3 6、点击Ok，并保存，无需任何修改，点击Ok即可。 7、按照自己的想法在新建的VHDL文件中编写VHDL程序，如D触发器程序代码，如图1-4所示。 图：1-4 8、代码书写结束后，选择Processing/Start Compilation对编写的程序代码进行编译，直至编译通过，否则对程序代码进行修改。 图：1-5 9、编译通过后，选择File/New，在弹出的对话框中点击Other Files，选择Vector Waveform File，并点击OK，建立一个波形文件，如图1-5所示，保存波形文件。 10、在波形文件加入输入输出端口，如图1-6所示。 图：1-6 11、对加入到波形文件中的输入端口进行初始值设置，并点击Processing/Start Simuliation进行仿真。查看仿真结果是否符合要求。 12、仿真无误后，选择Assignments/Assing Pins对实验中用到的管脚进行绑定分配，如图1-7所示。 图1-7 13、对于复用的引脚，需做进一步处理，使其成为通用I/O。 14、最后再编译一次，编译无误后，用下载电缆通过JTAG接口将对应的dff2.sof文件下载到FPGA中。 15、在实验系统中正确连线，观察实验结果是否与仿真结果相吻合。 四、实验报告 根据以上实验内容写出实验报告，包括设计流程，仿真结果及分析等内容。 实验 组合电路的设计 实验目的：熟悉的VHDL文本设计流程全过程，学习简单组合电路的设计、多层次电路设计、仿真和硬件测试。 实验内容：首先利用完成2选1多路选择器的文本编辑输入(mux21a.vhd)和仿真测试等步骤，给出仿真波形。 实验程序: ENTITY mux21a IS PORT (a, b, s: IN BIT; Y: OUT BIT); END ENTITY mux21a; ARCHITECTURE one OF mux21a IS BEGIN PROCESS (a, b, s) BEGIN IF s=0 THEN y=a; ELSE y=b; END IF; END PROCESS; END ARCHITECTURE one; 实验结果： 综合电路图 图1-1顶层综合电路图 图1-2底层电路图 仿真时序图 实验实验 时序电路的设计 实验目的：熟悉的VHDL文本设计过程，学习简单时序电路的设计、仿真和测试。 实验任务：Library ieee; Use ieee.std_logic_1164.all; Use ieee.std_logic_unsigned.all; Entity up_down is Port(clk,rst,en,up: in std_logic; Sum: out std_logic_vector(2 downto 0); Cout: out std_logic); End; Architecture a of up_down is Signal count: std_logic_vector(2 downto 0); Begin Process(clk,rst) Begin If rst=’0’ then Count=(others=’0’); Elsif rising_edge(clk) then If en=’1’ then Case up is When ‘1’ = count=count+1; When others =count=count-1; End case; End if; End if; End process; Sum=count; Cout =’1’ w