数字电路的FPGA设计与实现-基于Quartus Prime和Verilog HDL-第6讲-基于HDL的简易数字系统设计

第6讲-基于HDL的简易数字系统设计1数字电路的FPGA设计与实现——基于QuartusPrime和VerilogHDLFPGADesignandImplementationofDigitalCircuits——BasedonQuartusPrimeandVerilogHDL实验原理ExperimentalPrinciples“6.12简易数字系统电路图3使用Quartus集成开发环境自带的门电路，基于VHDL设计的简易数字系统电路图如下图所示，输入为A和B，非门输出为Y1、与门输出为Y2、与非门输出为Y3、或门输出为Y4、或非门输出为Y5、异或门输出为Y6。模块（module）语法结构module模块名(//端口列表——端口类型-信号类型-位宽-端口名input（输入）

信号类型（wire）

位宽

端口名,

output（输出）信号类型（wire/reg）位宽

端口名,inout（双向）信号类型（wire）

位宽

端口名);//端口定义//功能定义（模块功能实现）电路功能描述endmodule4Verilog模块module

EasyDS(

);

endmodule5

inputwire

a_i,b_i,//2输入a_i,b_i

outputwire

x_o,y_o,z_o

//3输出x_o,y_o,z_o

EasyDSa_ib_ix_oz_oy_o

assignx_o=a_i;

assigny_o=~b_i;//取反

assignz_o=a_i&b_i;//相与简易数字系统的VerilogHDL描述6根据左边的简易数字系统表达式，可以得到右边简易数字系统的VDHL语言描述。

assignY1=~A;//非assignY2=A&B;//与assignY3=~(A&B);//与非assignY4=A|B;

//或assignY5=~(A|B);//或非assignY6=A^B;//异或EasyDigitalSystem模块7moduleEasyDigitalSystem(

inputwireA,//A输入

inputwireB,//b输入

outputwireY1,//Y1输出

outputwireY2,//Y2输出

outputwireY3,//Y3输出

outputwireY4,//Y4输出

outputwireY5,//Y5输出

outputwireY6//Y6输出);

assignY1=~A;//非门

assignY2=A&B;//与门

assignY3=~(A&B);

//与非门

assignY4=A|B;//或门

assignY5=~(A|B);

//或非门

assignY6=A^B;//异或门

endmodule基于VHDL的简易数字系统连接图8基于VHDL的简易数字系统连接图如下图所示，其中，输入端A和B使用拨动开关SW0和SW1来控制输入电平的高低，分别连接EP4CE15F23C8N芯片的W7和Y8引脚，输出端电平Y1～Y6则使用LED0～LED5表示，点亮为高电平，熄灭为低电平，对应EP4CE15F23C8N芯片引脚依次为Y4、W6、U7、V4、P4和T3。实验步骤ExperimentalProcedure“6.29实验步骤10步骤1：新建工程步骤2：新建VerilogHDL文件步骤3：完善EasyDigitalSystem.v文件步骤4：查看综合电路图步骤5：添加仿真文件步骤:6：引脚约束仿真波形11本章任务ChapterTask“6.312本章任务13任务1：

使用Quartus集成开发环境，基于VHDL设计一个多人表决电路，要求A、B、C三人中只要有两人或三人同意，则决议通过，但A还具有否决权，即只要A不同意，即使其他两人同意也不能通过。编写测试激励文件，对该电路进行仿真；编写引脚约束文件，其中输入A、B、C使用拨动开关，决议结果使用LED。在Quartus集成开发环境中生成bit文件，并下载到FPGA高级开发系统进行板级验证。任务2：

某建筑物的自动电梯系统有五个电梯，其中三个是主电梯（分别为A、B、C），两个备用电梯。当上下人员拥挤，主电梯全被占用时，才允许使用备用电梯。使用Quartus集成开发环境，基于VHDL设计一个监控主电梯的逻辑电路，当任何两个主电梯运行时，产生一个信号（Y1），通知备用电梯准备运行；当三个主电梯都在运行时，则产生另一个信号（Y2），使备用电梯电源接通，处于可运行状态。编写测试激励文件，对该电路进行仿真；编写引脚约束文件，其中输入A、B、C使用拨动开关，Y1和Y2使用LED。在Quartus集成开发环境中生成bit文件，并下载到FPGA高级开发系统进行板级验证。本章习题ChapterExercises“6.414本章习题