现代数字系统实验.docVIP

现代数字系统实验 林丽萍 2007/9 1 目 录 实验1：Quartus入门1 1、2输入与门（电路功能略）1 2、简单电路的设计15 实验2：简单的组合逻辑电路设计22 1．2选1的数据选择器22 2．8位宽2选1的数据选择器23 3．4选1的数据选择器26 4．实现3位宽的4选1数据选择器。27 实验3：七段数码管显示29 1．显示简单字符29 2．显示0～9数字31 3．循环显示4个字符32 实验4：BCD码显示及运算35 1．二进制码到BCD码的转换35 2．1位BCD加法器36 3．2位BCD加法器38 实验5：触发器和计数器40 1．D触发器和D锁存器40 2．计数器42 3．分频器51 2 4．时钟53 实验6：存储器的设计56 1．用LPM实现32×8 RAM57 2．用VHDL实现63 3．用片外RAM实现65 4．SRAM的应用67 实验7：基于DE2的SOPC系统开发68 1.建立一个新的SOPC系统68 2.在SOPC Builder中定义目标系统69 3.分配基地址和中断请求优先级79 4.显示外设的连接关系79 5.指定其他的NiosII设定80 6.生成SOPC Builder目标系统80 7.将目标集成到Quartus项目中81 8.下载硬件设计到目标FPGA83 9.使用NiosII IDE开发软件83 附录：88 3 实验1：Quartus入门 Quartus的学习以及了解DE2，通过简单step by step例子的引导。 本实验通过几个简单的例子向大家介绍FPGA开发软件QuartusII的使用流程。 1、2输入与门（电路功能略） 实验步骤： 第1步：打开QuartusII。 第2步：新建一个空项目。 执行File-New Project Wizard命令，进入新建项目向导。如下图所示，填入项目的名称，默认项目保存路径在Quartus安装下，也可修改为其他地址，视具体情况而定。 1 第3步：执行Next，进入向导的下一页进行项目内文件的添加操作，如果没有文件需要添加进项目，则直接按Next按钮既可。 第4步：指定CPLD/FPGA器件，如下图所示，选择芯片系列为“CycloneII”，型号为“EP2C35F672C6N”。选择型号时，可直接在列表框中查找，也可通过指定封装方式（Package）为“FBGA”、引脚数（Pin count）为“672”以及速度等级（Speed grade）为“6”这3个参数值来进行筛选。 2 第5步：向导的后面几步不做更改，直接按Next即可，最后按Finish结束向导。到此即完成了一个项目的新建工作。 第6步：新建一个VHDL文件。 由于之前建立的项目还是一个空项目，所以接着需要为项目新建文件。执行File-New命令，在“Device Design Files”选项页中选择“VHDL File”,然后点击OK按钮。这时自动新建一个名为Vhdl1.vhd的文档，执行File-Save As命令，将文档另存为and2gate.vhd文件，结果如图所示。 3 第7步：代码输入。 在and2gate.vhd代码编辑窗口内输入以下代码： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity and2gate is port( a,b:in std_logic; y:out std_logic); end and2gate; architecture behav_and2gate of and2gate is begin 4 y=a and b; end behav_and2gate; 第8步：代码的语法检查和编译。 通过快捷按钮，对上面的代码进行语法检查和综合，同时在信息（Messages）窗口中显示检查结果，如程序中有错误，也将指出错误的地方以便修正。如果没有错误，则使用快捷按钮进行编译。编译结束后会自动打开一个编译报告（Compilation Report）窗口，如图所示。 第9步：仿真。 在DE2平台上实现该电路之前，可以先在Quartus软件中对电路进行功能仿真，以测试电路逻辑的正确性。在仿真之前，先要建立一个矢量波形文件，包含输入信号的波形，并指定需要观察的输出信号。执行File-New命令，选择“Other Files”选项页中Vector Waveform File，并单击OK按钮，打开矢量波形编辑器窗口，如下图所示。 5 第10步：另存矢量波形文件为and2gate.vwf。执行Edit-Insert Node or Bus命令，