FPGA实验指导书.doc

FPGA实验指导书 贺付亮 樊利 刘东卓编写 电子信息工程学院电子信息工程实验教学中心 目 录 实验一 熟悉实验环境：ISE 工具入门 1 实验二 选择器 3 实验三 计数器 4 实验四 触发器 5 实验五 编码器 8 实验六 译码器 10 实验七 分频器 12 实验八 加法器 13 实验九 流水灯设计 15 实验十 键盘控制实验 16 实验十一 表决器 18 实验十二 数据比较器 19 实验十三 数码管实验 21 实验十四 综合设计 23  实验一 熟悉实验环境：ISE 工具入门 实验目的： 1、 学会ISE 工具的使用流程，从最开始的源文件输入到最后的二进制文件的生成。 2、 学会7 段数码管显示原理 3、 学会拨码开关控制 LED 按钮控制 7 段数码管的数字电路的实现 实验器材 Digilent Anvyl FPGA 平台、Xilinx ISE Design Suite 13.4（ FPGA 开发工具）、Digilent Adept 编程调试工具 实验预习 本实验旨在使读者学会 Xilinx 的 ISE 工具的使用，同时完成一个关于拨码开关控制 LED，按钮控制 7 段数码管的简单设计。 实验原理 Anvyl 板有 6 个(位) 7 段显示数码管。每一位都是由 7 个 LED 数码管构成的。 1 位数码管中的 7 个 LED 管是共阳极的，但它们的阴极是分离的。 7SD-C1 到 7SD-C5 为 6 位数码管各自的共阳极信号， 7SD-AA, 7SD-AB,7SD-AC, 7SD-AD, 7SD-AE, 7SD-AF, 7SD-AG, 7SD-DP 即 6 位数码管各自的 8 个共阴极信号(7SD-DP 用于显示小数点)。 实验内容 本实验旨在指导读者使用 Xilinx 的 ISE 工具完成一个关于 4x4 键盘控制 7 段数码管显示的数字系统的设计，然后在 Anvyl 平台上进行测试验证。 （详细步骤参看《AnvylTM开发板相关资料》 Lab1: ISE 工具入门） 实验由以下步骤组成：1、 通过 Project Navigator 建立工程2、 添加源文件3、 输入拨码开关控制 LED 按钮控制 7 段数码管的数字电路的 VHDL 代码4、 添加用户约束文件5、 编译工程6、 在 Anvyl 上进行测试验证 问答与习题： 1、按照实验步骤，总结实验流程，写不少于200字总结。 2、简述实验体会。 3、怎样对整个项目进行2选1数据选择器的思想： 两个输入信号a,b，根据控制信号s的取值0或1的不同，从输出端y选择输出。编写VHDL代码，综合后对齐仿真。 实验内容 1、启动Xilinx ISE建立一个空白工程，然后命名。 2、新建VHDL源程序文件并命名，输入程序代码并保存，进行综合编译，若在编译过程中发现错误，则找出并更正错误，直至编译成功为止。打印。 3、利用RTL Viewer工具，生成查看RTL图打印RTL图。 、新建仿真文件，对各模块设计进行仿真，验证设计结果。打印仿真结果。 5、对该工程文件进行全程编译处理，若在编译过程中发现错误，则找出并更正错误，直至编译成功为止。AnvylTM系统 问题与习题 对于8位数据宽度的4选1数据选择器，8位数据宽度的8选1数据选择器如何设计实现？1设计一个电路，实现“1”的计数器，它可以计算输入矢量中’1’的个数，见下表。编写VHDL代码，综合后对齐仿真。表计数器 实验内容 1、启动Xilinx ISE建立一个空白工程，然后命名。 2、新建VHDL源程序文件并命名，输入程序代码并保存，进行综合编译，若在编译过程中发现错误，则找出并更正错误，直至编译成功为止。打印。 3、利用RTL Viewer工具，生成查看RTL图打印RTL图。 、新建仿真文件，对各模块设计进行仿真，验证设计结果。打印仿真结果。 5、对该工程文件进行全程编译处理，若在编译过程中发现错误，则找出并更正错误，直至编译成功为止。 AnvylTM系统 问题与习题 实现“1”的计数器的其他设计方案？ 学习触发器的设计、分析和测试方法。 实验器材 Digilent Anvyl FPGA 平台、Xilinx ISE Design Suite 13.4（ FPGA 开发工具）、Digilent Adept 编程调试工具 实验预习 1、了解触发器电路设计的原理与方法。 2、提前预习，编写好主模块的VHDL程序。 实验原理 1、维持—J-K触表.1 J-K触真值表 边沿D触发器 特征方程 表.2 D触发器功能表 1、启动Xilinx ISE建立一个空白工程，然后命名。 2、新建VHDL源程序文件并命名，输入程序代码并添加约束文件，进行综合编译，若在编译过程中发现错误，则找出并更正错