EDA技术与VHDL试验指导书庞鹤.docVIP

EDA技术与VHDL实验指导书 姓 名：庞 鹤 学 号：10102275010 指导老师：许清泉 电气中心实验室编制 2011-11 前 言 《EDA技术与VHDL实验指导书》是与理论课程《EDA技术与VHDL》配套开出的，是电子信息工程等专业的一门专业选修课程，对电子信息工程等专业的学生具有非常重要的作用。本实验课与理论课同时进行，与理论课有着较密切的联系。因此学生在做本实验之前必须具备1.一定的C语言基础；2.电路与电子技术的基础知识；3.计算机辅助设计的基本操作能力；4.理论联系实践的自学能力。 学生学习完本实验课后，应具有1.能熟练使用Quartus II等EDA开发工具软件；2.掌握CPLD/FPGA芯片的基本使用方法，能用现代数字系统的设计方法进行基本的数字系统设计；3.掌握图形编辑和VHDL文本编辑两种设计方法，重点是VHDL文本编辑；4.具备基本的开发能力，为后续学习打下坚实的基础等方面能力。 从70 年代第一片可编程逻辑器件PROM的诞生到现在的CPLD/FPGA，数字系统的设计发生了本质的变化。基于CPLD/FPGA和EDA（电子设计自动化）工具进行数字系统的设计与开发。它代表了数字电信领域的最高水平，给数字电路的设计带来了革命性的变化。从传统的对电路板的设计到现在的基于芯片的设计，使得数字系统设计的效率大大提高，产品更新速度大大加快，设计周期大大变短。所以本科生学习本课程有着非常重要的意义。 本实验不同于其它实验，其实验手段和实验方法都有重大的变化，要求实验前提交预习报告，检查通过后方可实验，设计与综合实验环节。本实验是在PC平台上，用原理图或文本进行输入，然后进行编译，通过之后再进行波形仿真，如有缺陷，对源文件进行修改。利用ISP技术、采用EDA工具、应用PLD 器件，在PC及EDA开发平台上进行。 实验一 组合逻辑电路设计 实验学时：3学时 实验类型：验证 实验要求：必做 一、实验目的 1.熟练掌握QuartusII开发工具软件； 2.掌握门电路VHDL语言程序设计方法； 3.掌握选择器VHDL语言程序设计方法； 4.掌握加法器VHDL语言程序设计方法； 5.熟悉VHDL编程的基本方法； 二、实验原理 1.二输入与门 二输入与门是我们数字电路中的一个基础逻辑门电路，是最基本的逻辑门电路之一，也是最简单的逻辑门之一。它能实现两个输入端的相与，一般有三个端口。二输入与门的表达式是：Y=ab。二输入与门的逻辑符号如图1-1所示，真值表如表（1）所示。 图1-1 与门逻辑符号 表1-1 与门真值表 2.四选一选择器 四选一选择器如图1-2所示，真值表如表1-2所示。 图1-2 mux4管脚图 表1-2 mux4真值表 3.半加器 半加器是全加器的基础，半加器所实现的功能与全加器基本相同，只是少了一个进位位，即没有进位。半加器的逻辑图如图1-3所示。半加器真值表如表1-3所示。 图1-3 半加器 表1-3 半加器真值表 在图1-3中，半加器管脚说明为a和b是输入端，so是和数端，co为进位端。 三、实验内容 1.二输入与门 （1）QuartusII文本编辑环境下，打开新文本，编写两输入与门VHDL语言源程序，程序设计如下： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY and2 IS PORT(a,b: IN STD_LOGIC; Y: OUT STD_LOGIC); END and2; ARCHITECTURE behave OF and2 IS BEGIN Y = a and b; END behave; （2）对源程序进行编译，按照提示进行修改，直至编译通过。 （3）对编译程序进行仿真，分析并记录仿真波形，其仿真波形图如图1-4所示。 图1-4 二输入与门仿真图 （4）在自己的目录下保存相应的源文件、波形文件。 2.四选一选择器 （1）QuartusII文本编辑环境下，打开新文件，编辑四选一VHDL源程序文件，其程序设计如下： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY mux4 IS PORT(A: IN STD_LOGIC_VECTOR (1 DOWNTO 0); D0,D1,D2,D3:IN STD_LOGIC;