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北京邮电大学
ASIC设计
实验报告
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实验一 多路选择器的设计
一、实验目的
掌握门级电路与行为级电路设计的区别；
掌握逻辑电路设计方法；
熟悉测试程序的编写；
注意代码规范性要求。
二、实验内容
设计一个有两位选择信号的四选一多路选择器，可以根据控制信号从两个或多个输入源中选择一个予以输出。
用基本逻辑门来实现多路选择器，即门级语言进行描述。参考门级电路如下图。
用行为级语言进行描述，通过case语句重新设计仿真。
编写多路选择器的测试激励模块，并通过Synopsys工具进行仿真。
三、实验代码
门级描述：
源程序
module mux(s0,s1,i0,i1,i2,i3,out);
input s0,s1,i0,i1,i2,i3;
output out;
wire s1n,s0n,y0,y1,y2,y3;
assign s1n=~s1;
assign s0n=~s0;
assign y0=i0s1ns0n;
assign y1=i1s1ns0;
assign y2=i2s1s0n;
assign y3=i3s1s0;
assign out=y0|y1|y2|y3;
endmodule
测试程序
`timescale 1ns/1ps
module mux_test();
reg s0,s1,i0,i1,i2,i3;
mux(.s0(s0),.s1(s1),.i0(i0),.i1(i1),.i2(i2),.i3(i3),.out(out));
initial
begin
$dumpvars(2,mux_test);
i0=1b0;
i1=1b1;
i2=1b1;
i3=1b0;
s0=1b0;
s1=1b0;
#10 s0=1b1;
#10 s1=1b1;
#10 s0=1b0;
#10 s1=1b0;
#10 $finish;
end
endmodule
行为级描述：
源程序：
module mux2(i0,i1,i2,i3,s,out);
input i0,i1,i2,i3;
input [1:0]s;
output out;
reg out;
always @(i0 or i1 or i2 or i3 or s) begin
case (s)
default out=0;
2b00: out=i0;
2b01: out=i1;
2b10: out=i2;
2b11: out=i3;
endcase
end endmodule
测试程序
`timescale 1ns/1ps
module mux2_test();
reg i0,i1,i2,i3;
reg [1:0]s;
mux2(.s(s),.i0(i0),.i1(i1),.i2(i2),.i3(i3),.out(out));
initial
begin
$dumpvars(2,mux2_test);
i0=1b0;
i1=1b1;
i2=1b0;
i3=1b1;
s=2b00;
#10 s=2b01;
#10 s=2b10;
#10 s=2b11;
#10 s=2b00;
#10 $finish;
end
endmodule
四、仿真结果
门级描述：
行为级描述：
五、思考题：
门级电路与行为级电路设计的主要区别是什么？
答：门级由基本的门电路来描述。行为级详细描述何时读进输入，何时对输入进行操作，何时将操作结果写出到输出端口，而无需指出执行每个操作的时钟周期，留待综合时决定这些操作，需要行为级综合器将其转为RTL级或者门级。
将所设计的两种代码附于报告中。
用Synopsys工具对所编写模块进行仿真，将门级电路与行为级电路的仿真波形截图对比，说出其不同点。
答：门级电路与行为级电路的仿真波形几乎相同，只不过在门级电路中，两个选择信号是分开的，均为一位的输入，而行为级电路中两个选择信号是和在一起的，成为一个两位的输入信号。
如果设计中改用开关级建模，你的思路是什么？
答：将门级电路细化，把不同的门转化为相应的开关组合模块，然后按照门级电路进行连接。
实验二 交通信号灯控制器设计
一、实验目的
掌握时序逻辑电路设计，注意阻塞赋值与非阻塞赋值；
熟练运用状态机设计；
熟悉测试程序的编写；
注意代码规范性的要求。
二、实验内容
根据以下功能描述设计一个交通信号灯控制器：
该交通信号灯控制器用于控制一条主干道与一条乡村公路的交叉口的交通，它必须具有下面的功能：
由于主干道上来往的车辆很多，因此控制主干道的交通信号具有最高优先级，在默认情况下主干道的绿灯点亮；
乡村公路间断性地有车经过，有车来时乡村公路的交通灯必须变为绿灯，只需维持一段足够长的时间，以便让车通
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