EDA_通信_实验指导书.doc

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1、EDA技术与VHDL课程实验指导书专业：通信工程电子信息工程学院 编制2013年9月目 录实验一 组合电路的设计2实验二 时序电路的设计3实验三 8位全加器的设计4实验四 含异步清零和同步时钟使能的加法计数器的设计5实验五 十六进制七段数码显示译码器设计6实验六 数控分频器的设计8实验七 序列检测器的设计9实训一 组合电路的设计一、实验目的熟悉Quartus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。二、实验内容1：首先利用Quartus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。最后在实验系统上进行硬件测

2、试，验证本项设计的功能。2：将此多路选择器看成是一个元件mux21a，利用元件例化语句描述一个双2选1多路选择器，并将此文件放在同一目录中。 三、实验仪器ZY11EDA13BE型实验箱通用编程模块，配置模块，开关按键模块，LED显示模块。四、实验原理1、2选1多路选择器的VHDL源代码 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 ; ELS

3、E y a2，b=a3，s=s0，y=tmp); u2 : MUX21A PORT MAP(a=a1，b=tmp，s=s1，y=outy); END ARCHITECTURE BHV ;五、实验报告：根据以上的实验内容写出实验报告，包括程序设计、软件编译、仿真分析、硬件测试和详细实验过程；给出程序分析报告、仿真波形图及其分析报告。实训二 时序电路的设计一、实验目的熟悉Quartus的VHDL文本设计过程，学习简单时序电路的设计、仿真和测试。二、实验内容1、设计一个D触发器，给出程序设计、软件编译、仿真分析、硬件测试及详细实验过程。2、设计锁存器，同样给出程序设计、软件编译、仿真分析、硬件测试及

4、详细实验过程。三、实验仪器ZY11EDA13BE型实验箱通用编程模块，配置模块，开关按键模块，LED显示模块。四、实验原理1、D触发器的VHDL源代码LIBRARY IEEE ;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL ; ENTITY DFF1 IS PORT (CLK : IN STD_LOGIC ; D : IN STD_LOGIC ; Q : OUT STD_LOGIC ); END ; ARCHITECTURE bhv OF DFF1 IS SIGNAL Q1 : STD_LOGIC ; -类似于在芯片内部定义一个数据的暂存节点 BEGIN PROCESS (CLK,Q

5、1) BEGIN IF CLKEVENT AND CLK = 1 THEN Q1 = D ; END IF; END PROCESS ;Q = Q1 ; -将内部的暂存数据向端口输出（双横线-是注释符号） END bhv; 2、锁存器的VHDL源代码LIBRARY IEEE ;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL ;ENTITY DFF3 IS PORT (CLK，D : IN STD_LOGIC ; Q : OUT STD_LOGIC ); END ; ARCHITECTURE bhv OF DFF3 IS SIGNAL Q1 : STD_LOGIC; BEGIN PROC

6、ESS (CLK，D) BEGIN IF CLK = 1 -电平触发型寄存器 THEN Q = D ; END IF; END PROCESS Q 0) ; -计数器异步复位 ELSIF CLKEVENT AND CLK=1 THEN -检测时钟上升沿 IF EN = 1 THEN -检测是否允许计数（同步使能） IF CQI 0); -大于9，计数值清零 END IF; END IF; END IF; IF CQI = 9 THEN COUT = 1; -计数大于9，输出进位信号 ELSE COUT = 0; END IF; CQ LED7S LED7S LED7S LED7S LED7S

7、LED7S LED7S LED7S LED7S LED7S LED7S LED7S LED7S LED7S LED7S LED7S NULL ; END CASE ; END PROCESS ; END ; 其参考仿真波形图为：五、实验报告：根据以上的实验内容写出实验报告，包括程序设计、软件编译、仿真分析、硬件测试和详细实验过程；给出程序分析报告、仿真波形图及其分析报告。实训六 数控分频器的设计一、实验目的：学习数控分频器的设计、分析和测试方法。二、实验内容1、在Quartus上对数控分频器的程序进行编辑、编译、综合、适配、仿真。说明例中各语句功能、设计原理及逻辑功能，详述进程P_REG和P_

8、DIV的作用，并画出该程序的RTL电路图。2、给出其时序仿真波形。提示：用输入总线的方式给出输入信号仿真数据。三、实验仪器ZY11EDA13BE型实验箱通用编程模块，配置模块，时钟源模块，开关按键模块，LED显示模块。 四、实验原理数控分频器的功能就是当在输入端给定不同输入数据时，将对输入的时钟信号有不同的分频比，数控分频器就是用计数值可并行预置的加法计数器设计完成的，方法是将计数溢出位与预置数加载输入信号相接即可，详细设计程序如下LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY DV

9、F IS PORT ( CLK : IN STD_LOGIC; D : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); FOUT : OUT STD_LOGIC );END;ARCHITECTURE one OF DVF IS SIGNAL FULL : STD_LOGIC;BEGIN P_REG: PROCESS(CLK) VARIABLE CNT8 : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); BEGIN IF CLKEVENT AND CLK = 1 THEN IF CNT8 = THEN CNT8 := D; -当CNT8计数计满时，输入数据D被同步

10、预置给计数器 FULL = 1; -同时使溢出标志信号FULL输出为高电平 ELSE CNT8 := CNT8 + 1; -否则继续作加1计数 FULL = 0; -且输出溢出标志信号FULL为低电平 END IF; END IF; END PROCESS P_REG ; P_DIV: PROCESS(FULL) VARIABLE CNT2 : STD_LOGIC; BEGIN IF FULLEVENT AND FULL = 1 THEN CNT2 := NOT CNT2; -如果溢出标志信号FULL为高电平，D触发器输出取反 IF CNT2 = 1 THEN FOUT = 1; ELSE F

11、OUT = 0; END IF; END IF; END PROCESS P_DIV ; END; 参考仿真波形图如下：五、实验报告：根据以上的实验内容写出实验报告，包括程序设计、软件编译、仿真分析、硬件测试和详细实验过程；给出程序分析报告、仿真波形图及其分析报告。实验七 序列检测器的设计一、 实验目的 用状态机实现序列检测器的设计，了解一般状态机的设计与应用。二、 实验内容1、在Quartus上对序列检测器的程序进行编辑、编译、综合、适配、仿真。了解控制信号的时序，最后进行引脚锁定并下载完成硬件测试实验。2、将8位待检测预置数作为外部输入信号，即可以随时改变序列检测器中的比较数据。写出此程序

12、的符号化单进程状态机程序。并在Quartus上对序列检测器的程序进行编辑、编译、综合、适配、仿真。三、实验仪器ZY11EDA13BE型实验箱通用编程模块，配置模块，时钟源模块，开关按键模块，LED显示模块。 四、实验原理序列检测器可用于检测一组或多组二进制组成的脉冲序列信号，当检测器连续受到一组串行二进制码后，如果这组码与检测器中预置的码相同，则输出1，否则输出0.程序如下：LIBRARY IEEE ;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY SCHK IS PORT(DIN，CLK，CLR : IN STD_LOGIC; -串行输入数据位/工作时钟/复位信号 AB

13、 : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); -检测结果输出END SCHK;ARCHITECTURE behav OF SCHK IS SIGNAL Q : INTEGER RANGE 0 TO 8 ; SIGNAL D : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); -8位待检测预置数(密码=E5H)BEGIN D = ; -8位待检测预置数 PROCESS( CLK, CLR ) BEGIN IF CLR = 1 THEN Q IF DIN = D(7) THEN Q = 1 ; ELSE Q IF DIN = D(6) THEN Q = 2

14、; ELSE Q IF DIN = D(5) THEN Q = 3 ; ELSE Q IF DIN = D(4) THEN Q = 4 ; ELSE Q IF DIN = D(3) THEN Q = 5 ; ELSE Q IF DIN = D(2) THEN Q = 6 ; ELSE Q IF DIN = D(1) THEN Q = 7 ; ELSE Q IF DIN = D(0) THEN Q = 8 ; ELSE Q Q = 0 ; END CASE ; END IF ; END PROCESS ; PROCESS( Q ) -检测结果判断输出 BEGIN IF Q = 8 THEN AB = 1010 ; -序列数检测正确，输出 “A” ELSE AB = 1011 ; -序列数检测错误，输出 “B” END IF ; END PROCESS ;END behav ; 五、实验报告根据以上内容写出实验报告，包括设计原理、程序设计、程序分析、仿真分析、硬件测试和详细实验过程。