数字电路与FPGA实验指导书 - 图文

FPGA实验指导书

实验二 选择器

实验目的

1、设计并实现多路选择器

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、预习多路选择器的原理与结构。

2、书写预习报告,必须有完整的VHDL设计程序及实验步骤。

实验原理

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。打印源程序。 3、利用RTL Viewer工具,生成查看RTL图。打印RTL图。

4、新建仿真波形文件,选择FPGA器件型号,分配FPGA引脚。对各模块设计进行功能仿真与时序仿真,验证设计结果。打印波形文件。打印功能仿真与时序仿真结果。

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。 6、利用Digilent Adept 编程调试工具,下载至AnvylTM系统,调试成功。照片记录调试结果。

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?

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FPGA实验指导书

实验三 计数器

实验目的

设计并实现计数器

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、预习多路选择器与计数器的原理与结构。

2、书写预习报告,必须有完整的VHDL设计程序及实验步骤。

实验原理

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3.1。编写VHDL代码,综合后对齐仿真。

表3.1 计数器功能描述表

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。打印源程序。 3、利用RTL Viewer工具,生成查看RTL图。打印RTL图。

4、新建仿真波形文件,选择FPGA器件型号,分配FPGA引脚。对各模块设计进行功能仿真与时序仿真,验证设计结果。打印波形文件。打印功能仿真与时序仿真结果。

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。 6、利用Digilent Adept 编程调试工具,下载至AnvylTM系统,调试成功。照片记录调试结果。

问题与习题

实现“1”的计数器的其他设计方案?

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实验四 触发器

实验目的

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—阻塞型J-K触发器 (上升沿触发)

nn?1特征方程: Q?JQ?KQn表4.1 J-K触发器真值表

1、 边沿D触发器\\

特征方程:

表4.2 D触发器功能表

实验内容

1、启动Xilinx ISE建立一个空白工程,然后命名。

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FPGA实验指导书

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。打印源程序。 3、利用RTL Viewer工具,生成查看RTL图。打印RTL图。

4、新建仿真波形文件,选择FPGA器件型号,分配FPGA引脚。对各模块设计进行功能仿真与时序仿真,验证设计结果。打印波形文件。打印功能仿真与时序仿真结果。

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。 6、利用Digilent Adept 编程调试工具,下载至AnvylTM系统,调试成功。照片记录调试结果。

习题与问答

带异步复位端的D触发器。当输入时钟信号发生变化时(上升沿或下降沿)时,输出信号q值将与当前的输入信号值相同。下面给出多个实现方案,试确定它们是否可以按要求实现电路,并作出简要解释。

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