VHDL实验报告.doc

项目一 数 据 选 择 器一、实验与设计要求1熟悉MAX+PLUS II的编译环境，掌握该集成环境各个菜单项的使用;2了解MAX+PLUSII的VHDL程序设计输入方法，初步了解该软件的仿真环境;3初步运用VHDL编程，体会硬件描述语言的先进性;4理解VHDL语言的并发执行的特点；5熟悉VHDL语法6. 按照如下图示，设计一个四路的数据选择器，该电路能将四组不同的数据有选择的输出，每一组数据的宽度为4，输出那一组数据由选择开关决定，如下表：地址选择开关输出S0S1Z00A01B10C11D辑图如下： 数据选择器 A B Q C D S0 S1二、实验与设计方法 1进入MAX+PLUSII软件之前，在E盘上新建一个工作目录lyung。2进入MAX+PLUSII文本编辑器，编写VHDL程序,并保存文件至lyung mux41.vhd：3. 将工程指向当前文件并编译当前文件。4. 建立波形仿真文件，设置输入、输出端口及输入端口的信号波形，保存波形仿真文件。5. 进入仿真器工作环境，查看波形仿真结果。6. 选择器件, 为电路端口分配FPGA器件引脚。7. 进行第二次编译（包括逻辑综合和器件工艺映射），生成目标文件（*.sof等）。8将目标文件下载至FPGA器件。9在实验台上进行实际操作，验证设计的正确性。三、实验与设计结果通过实验，初步熟悉了MAX+PLUS II的编译环境，并掌握该集成环境各个菜单项的使用。 实验过程中，了解了MAX+PLUSII的VHDL程序设计输入方法，初步运用VHDL编程，成功的按照实验要求设计了程序的VHDL源码（见附件1），熟悉了VHDL语法，理解了VHDL语言的并发执行的特点；并进行了仿真实验（仿真实验截图见图4-1），初步了解该软件的仿真环境，并成功的将文件烧入实验平台，成功通过了测试（实验平台截图见图4-2）。四、程序源码及实验截图4-0、VHDL源码如下： LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY mux41 IS PORT (a,b,c,d: IN STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0); s1,s0: IN STD_LOGIC; q: OUT STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0); END mux41;ARCHITECTURE behave OF mux41 ISSIGNAL sel: STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); BEGIN sel = s1 & s0; q= a WHEN sel=00 ELSE b WHEN sel=01 ELSE c WHEN sel=10 ELSE d WHEN sel=11 ELSE XXXX; END behave ;图 4-2 实验平台实验项目二 三八 译 码 器一、实验与设计要求1.掌握组合逻辑电路的设计的一般步骤和方法；2.掌握一般电路设计要求及其设计知识；3. 设计一个3-8译码器，此电路有三个输入端（A，B，C），八个输出端D70；当输入为为不同的值（07）时，只有对应的输出端才有输出；如下图所示：3-8译码器 Y0A Y1 Y2 B Y3 Y4 C Y5 Y6 Y7二、实验与设计方法 1.建立真值表输入输出ABCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y700010000000001010000000100010000001100010000100000010001010000010011000000010111000000012. 编写VHDL语言程序 3. 将工程指向当前文件并编译当前文件。4. 建立波形仿真文件，设置输入、输出端口及输入端口的信号波形，保存波形仿真文件。5. 进入仿真器工作环境，查看波形仿真结果。6. 选择器件, 为电路端口分配FPGA器件引脚。7. 进行第二次编译（包括逻辑综合和器件工艺映射），生成目标文件（*.sof等）。8将目标文件下载至FPGA器件。9在实验台上进行实际操作，验证设计的正确性三、实验与设计结果 通过实验，初步掌握了一般电路设计要求及其设计知识，并掌握了组合逻辑电路的设计的一般步骤和方法，按照实验的要求成功设计了实验的VHDL程序（程序源码见四源代码），并成功的进行了程序的仿真，并成功将程序烧入实验平台（实验平台见图1）。四、程序源码及实验截图VHDL源码如下：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY dec38case1 IS PORT (a,b,c: IN STD_LOGIC; y: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END dec38case1;ARCHITECTURE behave OF dec38case1 ISSIGNAL indata :STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);BEGIN indata y y y y y y y y y OUT7.1 ESET G-OUT MININ S-OUT sethour D Q SETHOUR scan_clk 图 4-3 整个电路的结构逻辑图 附件4-4：引脚分配： 数码管的段选out7out1：PIN 51、49、48、47、46、44、43； 数码管的位选sel8sel1 ：PIN 8、102、101、100、99、98、97、96；清零、设分、设时(reset、setmin、sethuor)对应k9、k8、k7：PIN 59、60、62；秒时钟(clk)：pin122 ; 输出扫描（刷新）和调时扫描时钟(scan_clk)：PIN 55 附件：程序源码 LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY clksystem IS PORT ( cclk,clr,xclk:IN STD_LOGIC; minset,hourset:IN STD_LOGIC; - 时、分调节按键 bihuaag:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); gsel: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) );END;ARCHITECTURE rtl OF clksystem ISSIGNAL bcd1ns :STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); - 秒个位SIGNAL bcd10ns :STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); - 秒个位SIGNAL bcd1nms :STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); - 分个位SIGNAL bcd10nms:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); - 分十位SIGNAL bcd1nhs :STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); - 时个位SIGNAL bcd10nhs:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); - 时十位SIGNAL clkm,clkh :STD_LOGIC; SIGNAL sco,mco:STD_LOGIC; - 分、时计数标志信号SIGNAL clockadjq:STD_LOGIC; - 计时/调时选择信号 SIGNAL minsetq,hoursetq: STD_LOGIC; - 时、分调节信号SIGNAL gscnt: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);SIGNAL smhdis: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGIN clkm = sco WHEN minsetq=0 ELSE minsetq; clkh = mco WHEN hoursetq=0 ELSE hoursetq; sp:PROCESS(clr,cclk) - 秒进程 VARIABLE bcd1nsv :STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); - 秒个位 VARIABLE bcd10nsv :STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); - 秒个位 BEGIN IF clr =0 THEN bcd1nsv := 0000; bcd10nsv := 0000; ELSIF (cclkEVENT AND cclk=1)THEN IF bcd1nsv=9 THEN bcd1nsv := 0000; bcd10nsv := bcd10nsv+1; IF(bcd10nsv=6)THEN bcd10nsv := 0000; sco = 1; - 置分计数标志 ELSE sco = 0; END IF; ELSE bcd1nsv := bcd1nsv+1; END IF; END IF; bcd1ns = bcd1nsv; bcd10ns = bcd10nsv; END PROCESS;mp:PROCESS(clr,clkm) - 分进程 VARIABLE bcd1nmsv :STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); - 分个位 VARIABLE bcd10nmsv:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); - 分十位 BEGIN IF clr =0 THEN bcd1nmsv := 0000; bcd10nmsv := 0000; ELSIF clkmEVENT AND clkm=1 THEN IF bcd1nmsv=9 THEN bcd1nmsv := 0000; bcd10nmsv := bcd10nmsv+1; IF(bcd10nmsv=6)THEN bcd10nmsv := 0000; mco = 1; - 置时计数标志 ELSE mco = 0; END IF; ELSE bcd1nmsv := bcd1nmsv+1; END IF; END IF; bcd1nms = bcd1nmsv; bcd10nms = bcd10nmsv; END PROCESS; hp:PROCESS(clr,clkh) - 时进程 VARIABLE bcd1nhsv :STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); - 时个位 VARIABLE bcd10nhsv:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); - 时十位 BEGIN IF clr =0 THEN bcd1nhsv := 0000; bcd10nhsv := 0000; ELSIF clkhEVENT AND clkh=1THEN IF bcd1nhsv = 9 THEN bcd10nhsv := bcd10nhsv+1; bcd1nhsv := 0000; ELSE bcd1nhsv := bcd1nhsv+1; END IF; IF bcd10nhsv=2 AND bcd1nhsv=4 THEN bcd10nhsv := 0000; - 24时即为0时 bcd1nhsv := 0000; END IF; END IF; bcd1nhs = bcd1nhsv; bcd10nhs = bcd10nhsv; END PROCESS;-clkadj:PROCESS(cclk) - 计时/调时选择信号处理 - BEGIN - IF (cclkEVENT AND cclk=1)THEN - clockadjq = clockadj; - END IF; - END PROCESS; minhrs:PROCESS(xclk) - 时分设置信号进程 BEGIN IF (xclkEVENT AND xclk=1)THEN minsetq = NOT minset; - 信号反向是因为实验台上 END IF; - 自复按键的节点的输出常 IF (xclkEVENT AND xclk=1)THEN - 态为高电平，而按下后的 hoursetq = NOT hourset; - 输出状态为低电平。 END IF; END PROCESS;disbhp:PROCESS(xclk) - 显示进程 BEGIN IF clr=0 THEN gscnt = 0000; ELSIF(xclkEVENT AND xclk=1)THEN gscnt = gscnt+1; IF gscnt=0111 THEN gscnt gsel=00000001; -显示秒个位 smhdis gsel=00000010; -显示秒十位 smhdis gsel=00000100; -显示 “-” smhdis gsel=00001000; -显示分个位 smhdis gsel=00010000; -显示分十位 smhdis gsel=00100000; -显示 “-” smhdis gsel=01000000; -显示时个位 smhdis gsel=10000000; -显示时十位 smhdis bihuaag bihuaag bihuaag bihuaag bihuaag bihuaag bihuaag bihuaag bihuaag bihuaag bihuaag =0000001; - - END CASE; END PROCESS; END rtl; 实 验 心 得通过实验，逐渐的了解了VHDL在实际设计及应用中的使用，并掌握了VHDL编译软件的使用，同时也了解了硬件