刘增辉-vhdl实验报告-实验2--五人表决器

长安大学电子科技系刘增辉学生实验报告实验室类名：VHDL硬件说明语言实验项目名称：5的系数专业名称：电子科学和技术类：学号：学生名称：刘增辉教师姓名：程洪梁_2010_年_11_月_6_日group _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _相同的group同学_ _黄宏涛_实验日期：2010年11月6日实验室名称_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _一、实验名称：五人结晶机二、实验目的和要求：实验目的：(1)设计5人潜水员，掌握异步清洗和闩锁操作机制、QuartusII软件使用方法以及GW48 SOPC开发平台的输入和输出模式配置方法。实验要求：2)通过VHDL编程，需要5个投票输入端、1个清端、1个锁定端、1个投票结果显示端，如下图所示。首先在QuartusII中执行功能和计时模拟，然后通过设备及其端口配置下载到SOPC开发平台。硬件实施要求：V_in:投票信号输入，高水平赞成，低水平反对；锁定：判决锁定信号，上升沿投票结束，锁定投票输入信号，计算输出投票信息。Clr:清零信号，高水平有效，进入新的投票过程；V_over:投票结束信号，高层次有效，清除信号有效，此信号为低层次。Num _ agr: BCD代码输出显示投票结果中赞成的人数。Num _ opp: BCD代码输出显示投票结果中反对的人数。V_out:对应于显示每个投票信号的状态。Led_agr:判决结果在赞成时有效。Led_opp:判决结果在相反的情况下有效。1.作为实验平台的拨号开关，5人投票输入信号(v_in):最右侧需要5个开关。2.使用实验平台的键击实现0 (clr)和lock (lock)信号：模式4输入，0 (clr)的键7，锁定(lock)的键6。3.实验平台上的数字管显示赞成和反对的人数：数字管6使用要求赞成投票数显示，数字管5显示反对投票数。4.使用实验平台的LED发光阵列实现投票结果和人均投票信号：LED1显示“批准判决”(led_agr)信号，LED8显示“反对判决”(led_opp)信号。LED3、LED4和LED5还显示终止判决的信号。LED10、LED11、LED12、LED13和LED14显示5个投票信号。六、源代码：功能要求：系统启动后，数字管5、6分别显示单词“FF”，所有使用的数字管关闭，投票开始。此时，用户可以通过拨号开关输入5个投票意见，并通过led10至led 14单独显示，用户按lock键(6键)后，led10至led 14的状态将锁定，LED3、LED4和LED5将同时打开，投票意见le D10至led 14的状态将保持不变。赞成和反对的人数分别计算为数字5，6，赞成和反对者的大小关系计算，最终判决的投票结果显示为LED1和LED8(判决赞成：le D1；相反的判断：LED8。用户按清除键clr(按7次)后，系统返回到刚刚启动的状态。三、实验内容：实验步骤如下：1.打开QuartusII软件以创建新项目。1)菜单FileNew Project Wizard .2)输入项目的路径、项目名称和顶层实体名称。3)在没有现有文件的情况下，单击Next按钮，然后单击Next继续。4)设置设备信息：5)单击“下一步”指定第三方工具。此处不指定第三方EDA工具，单击“下一步”结束工程构建。2.创建VHDL文档：1)单击FileNew菜单项，在弹出窗口中选择VHDL文件项，然后单击OK按钮打开空的VHDL文件。2)在“编辑”窗口中输入并保存VHDL源文件。实体名称、文件名必须与创建项目时设置的顶级实体名称相同。3)编译项目，然后单击ProcessingStart Compilation开始编译。3.生成向量波形文件1)单击FileNew命令，然后从弹出对话框的Other Files页面中选择Vector Waveform File项目，打开“编辑矢量波形文件”(edit Vector wave form File)窗口2)双击窗口左侧的空白区域以打开“Insert Node or Bus(插入节点或总线)”对话框3)节点查找器.单击按钮打开下一个对话框，从Filter下拉列表中选择Pins:all，然后单击List列出所有端口。通过按钮将端口添加到右侧窗格，然后单击OK完成端口添加。4)返回到“编辑波形”窗口，通过左侧工具栏或在右键单击信号的弹出菜单中完成操作后，为可能上次保存二次波形文件的所有输入端口设置输入波形。4.执行功能模拟1) AssignmentsSettings .单击将Simulation mode设置为计时模拟Timing。指定模拟波形文件后，单击OK完成设置。2)对于功能模拟网络表，单击processing generate functional simulation netlist。6.下载设备1)指定设备针脚：单击“AssignmentsAssignment Editor”以打开“接点指定”编辑框。您可以通过开发平台中每个I/O设备附近的I/O编号在映射表中查找相应的端号名称，并在端号指定过程中参考开发系统提供的I/O端口映射表，来填充显示的对话框。2)连接下载行如果USB设备驱动程序位于QuartusII安装目录的 drivers USB-blaster中，则在使用USB设备下载电缆连接PC并开发开发开发平台时，系统将提示您在操作系统中安装驱动程序。3)单击ToolProgrammer打开下载窗口。通过对话框中的“Hardware Setup(硬件设置)”按钮选择“USB-Blaster(下载设备)”，然后单击“Start(开始)”完成下载。四、实验条件：1.WindowsXP操作系统Quartus ii EDA开发系统杭州钢芯SOPC硬件开发平台五、实验原理：1)利用实验平台的拨号开关，5人输入信号(v_in):此时，可以通过直接拨号5个开关的位置来更改输入信号，开关向上指示输入为高水平“1”，开关向下指示为低水平“0”。2)使用实验平台的密钥实现0 (clr)和lock (lock)信号：模式4输入要求使用密钥7进行0 (clr)、lock (lock)。用实验平台的数字管表示赞成和反对的人数：使用数字管6表示赞成投票数，使用数字管5表示反对投票数，用实验平台的LED发光阵列表示投票结果和人均投票信号，所有键通过键的放置实现高或低水平的切换。通过LED1显示“批准判决”(led_agr)信号，LED8显示“反对判决”(led_opp)信号。LED4、LED5和LED6还显示终止判决的信号。LED10、LED11、LED12、LED13和LED14显示5个投票信号。指示灯的原理如下：LED输出的信号级别高时，LED正常发光，反之，LED不发光。3)系统启动后，数字管5、6分别显示“FF”字样，所有使用的数字管关闭，投票开始。此时，用户可以通过拨号开关输入5个投票意见，并通过led10至led 14单独显示，用户按lock键(6键)后，led10至led 14的状态将锁定，LED4、LED5和LED6将同时打开，投票意见le D10至led 14的状态将保持不变。赞成和反对的人数分别计算为数字5，6，赞成和反对者的大小关系计算，最终判决的投票结果显示为LED1和LED8(判决赞成：le D1；相反的判断：LED8。用户按清除键clr(按7次)后，系统返回到刚刚启动的状态。这样，第五人称设备的功能在测试平台上实现和验证。根据该原理，可以得到以下算法流程图。六、源代码：库IEEEuse IEEE . STD _ logic _ 1164 . all；use IEEE . STD _ logic _ unsigned . all；实体vote 5 isport(lock : in STD _ logic；Clr:in std _ logicv _ in : in STD _ logic _ vector(4 down to 0)；v _ out : out STD _ logic _ vector(4 down to 0)；v _ over 3360 out STD _ logic _ vector(2 down to 0)；Num _ agr，num _ opp 3360 out STD _ logic _ vector(3 down to 0)；Led _ agr，led _ opp : out STD _ logic)；End entity vote5Architecture struct of vote5 issignal out _ temp : STD _ logic _ vector(4 down to 0):= 0000 ；BeginProcess(lock，clr，v_in)variable lock _ state : STD _ logic :=0；Variableagr _ temp，opp _ temp : STD _ logic _ vector(3 down to 0):= 0000 ；BeginIf(clr=1)thenlock _ state :=0；Out _ temp= 00000led _ agr=0；led _ opp=0；Num _ agr= 1111Num _ opp= 1111Agr _ temp:= 0000Opp _ temp:= 0000V _ over= 000Elsif(lock_state=0)thenOut _ temp=v _ inIf(锁定和锁定=1)thenlock _ state :=1；V _ over= 111For I in 0 to 4 loopIf(out_temp(i)=1)thenagr _ temp :=agr _ temp 1；End ifIf(out_temp(i)=0)thenopp _ temp :=opp _ temp 1；End ifEnd loopIf(agr_tempopp_temp)thenled _ agr=1；led _ opp=0；Elseled _ agr=0；led _ opp=1；End ifNum _ agr=agr _ tempNum _ opp=opp _ tempEnd ifEnd ifEnd processV _ out=out _ tempEnd architecture struct七、实验结果和分析：生成的波形文件，功能模拟执行计时模拟实验照片在初始状态下，分别显示同意和反对投票数的数字管6和数字管5输出“FF”，意味着新的投票操作是可能的。拨号交换机有两个高级别(同意)，LED14、LED13亮起。按下锁按钮后，分别显示同意和反对票的数字管6和数字管5输出“23”被2人同意，3人反对，LED8打开后，表决结果为“反对”按下按钮0后，数字管6和数字管5输出FF，如图所示。八、对问题和经验的讨论和回答：一、五人制量角器设计在这个实验中，我们定义了很多信号和变量类型的数据，这两种数据的使用有很大的差异。信号是电子电路内部硬件连接的抽象。通常在结构、包集合和实体中描述。信号是可用于在进程之间进行通信的全局变量。在VHDL语言中，向信号分配值通常是按模拟时间执行的。信号值的变化也要按照模拟时间的时间表移动。