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计算机组成结构
实验教学指导
南昌航大信息工程学院
2009-9-1
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实验一:EDA入门
实验目的:
了解并初步掌握使用QuartusⅡ软件集成开发工具进行专用硬件电路设计的工作过程;了解并初步掌握使用硬件描述语言(VHDL)表述电路功能设计;
了解并初步掌握使用时序仿真方法验证电路逻辑功能;
了解并初步掌握使用GW48实验台对设计电路进行硬件下载配置和测试。
实验任务:
首先利用QuartusⅡ完成“2选1多路选择器”电路的VHDL语言表达描述;
设计时序仿真测试激励波形信号并进行电路功能的仿真测试;
完成“2选1多路选择器”电路的硬件下载编程;
设计硬件测试方案,配置试验台测试环境,进行硬件测试;
实验完成,写出实验报告。
实验指导:
实验原理及方案
本实验通过QuartusII软件,编程设计硬件电路功能,在一片FPGA(型号EP1C6Q240C8)可编程芯片上,制作成一块具有“二选一多路选择器”功能的专用电路器件。
测试验证设计电路功能是在GW48实验系统上进行,该实验系统通过改变连线和软件配置可支持多种电路试验。本实验选用电路模式NO.5。
“二选一多路选择器”制作成功后,选择2种可听得见的频率接至电路的两个输入端,电路的输出端接扬声器,作为选择的第3个输入端连接到一个乒乓按键。通过揿动按键,改变输入选择端的电平,选择通过不同的频率信号到输出,从而,可以听到不同音调的声音。
设计目标实体
“2选1多路选择器”电路原理图及逻辑表达式如下:
图3.1“2选1多路选择器”原理图和逻辑表达
图3.1“2选1多路选择器”原理图和逻辑表达
该电路可用硬件描述语言VHDL表达如下:
ENTITYmux21aIS --说明电路实体具有3个输入端口,
PORT(a,b,s:INBIT; --分别称为a,b,s,输入二进制位;y:OUTBIT); --一个输出二进制位的端口,命名y。
ENDENTITYmux21a;
ARCHITECTUREoneOFmux21aIS --说明该电路实体的功能结构行为:
BEGIN
PROCESS(a,b,s) --对于3个输入位,判断s端口的值,BEGIN --如果是0,则y端口输出值等于
IFs =‘0’THEN y= a; --a端口的输入,ELSE y=b; --否则,等于b端口的输入
ENDIF;ENDPROCESS;
ENDARCHITECTUREone;
实验步骤
第一阶段:建立工程,输入设计文件
建立实验项目工作文件夹。如:E:\MUX21.
打开QuartusII软件。点击File|New,新建设计文件(如图3.2所示)。
在弹出新建对话窗口(如图3.3所示),选DeviceDesignFiles选项卡,在所列文件类型中选择VHDLFile,点击OK按钮。
输入目标电路设计的
VHDL程序。
(参考前面关于“2选1多路选择器”电路实体的VHDL程序描述代码)。
)通过依次选择菜单File|Saveas保存程序文件,注意保存文件名与实体名必须一致。
保存文件时,若弹出对话框询问“Doyouwanttocreateanewprojectwiththisfile?”时,选择“是”。
新建工程,并将此设计文件加入工程。操作如下:
① 自动或者由菜单File|NewProject|Wizart进入新工程创建向导(如图3.4)。输入文件名,选择“next”;
② 选择设计文件加入工程(图3.5)。按“AddALL”,按“next”;
③ 选择目标芯片与设置。选择本实验采用的芯片,系列是Cyclone,型号为EP1C6Q240C8。速度等级是8。(如图3.6所示)。
4④ 点击完成。
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第二阶段:编译
通过点击Processing下拉菜单,选StartCompilation菜单项启动编译。如图3.7所示。第三阶段:时序仿真
进行功能仿真前,先设计时序激励波形文件。打开File|New,在弹出窗口点击“OtherFiles”,从选项中选择“VectorWaveformFile”。如图3.8所示。
选择端节点,在空白处双击鼠标左键,跳出InsertNodeorBus对话框。选择NodeFinder。如图3.9所示。
在新弹出的NodeFinder对话框中点击List按钮,在左框显示找到的接点中,选择需要的信号
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