一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>(1)熟悉QUARTUS II軟件的VHDL使用及設(shè)計(jì)流程;
(2)掌握VHDL的基本編程方法;
(3)學(xué)習(xí)基本組合邏輯門電路的設(shè)計(jì)、仿真和硬件測試。
二、實(shí)驗(yàn)原理首先利用QUARTUS II建立工程項(xiàng)目,在工程項(xiàng)目中建立VHDL文件,完成4選1數(shù)據(jù)選擇器的文本編輯輸入和仿真測試等步驟,測試通過之后,在實(shí)驗(yàn)儀上進(jìn)行硬件測試,以驗(yàn)證本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的功能。
三、主要儀器及耗材本實(shí)驗(yàn)使用的主要儀器:PC機(jī),實(shí)驗(yàn)儀。
本實(shí)驗(yàn)使用的軟件:Quartus II9.0。
四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
(1)用Quartus II建立工程
(2)用VHDL語言設(shè)計(jì)4選1數(shù)據(jù)選擇器
(3)用文本輸入法輸入
(4)編譯,改錯,直至程序編譯通過
(5)仿真,驗(yàn)證所設(shè)計(jì)電路的正確性
(6)下載到實(shí)驗(yàn)儀,進(jìn)一步驗(yàn)證所設(shè)計(jì)電路在目標(biāo)板上運(yùn)行的正確性
2、實(shí)驗(yàn)步驟
(1)在所使用的計(jì)算機(jī)上建立自己的文件夾(注:請建立在非C盤中);如圖1-1所示。
圖 1-1文件的創(chuàng)建
(2)打開Quartus II,選擇file-----New Project Wizard...
彈出如下窗口,本窗口介紹創(chuàng)建一個工程需要執(zhí)行的設(shè)置,如圖1-2、圖1-3。點(diǎn)擊next。建立完成工程項(xiàng)目,注意觀察Quartus II界面變化。
圖1-2工程的設(shè)置
圖1-3工程的設(shè)置
圖1-4文件名稱的設(shè)置
圖 1-5文件的位置名稱設(shè)置
圖1-6選擇FPGA板型號
(3)單擊工具欄中的new(或菜單命令:File?New),在出現(xiàn)的對話框中選擇VHDL File,點(diǎn)擊OK,如圖1-7。
圖 1-7VHDL文件的創(chuàng)建
(4)輸入設(shè)計(jì)程序
(5)全程編譯,如圖1-8。
圖1-8工程文件編譯
(6)時序仿真。
單擊new,在出現(xiàn)的對話框中選擇第二個標(biāo)簽“Other Files”,選擇“Vector Waveform File”,點(diǎn)擊OK。
選擇菜單View下“Utility Windows”中的“Node Finder”,出現(xiàn)“Node Finder”對話框。在“Node Finder”對話框中,上面中間的“Filter”右邊下拉列表框中選擇“Pin:all”,點(diǎn)擊“l(fā)ist”按鈕,將出現(xiàn)的端口信息按需要拖入波形窗口中。
設(shè)置輸入波形,保存波形文件。如需要修改仿真時間,點(diǎn)擊Edit菜單下的End Time。保存波形文件。
時序仿真,仔細(xì)讀仿真報(bào)告,判斷電路的正確性;如不正確,修改程序,重新編譯、仿真,直至設(shè)計(jì)的電路完全正確。如下圖。
圖 1-9仿真時序的設(shè)置
圖1-10設(shè)置仿真時鐘與周期
圖1-11仿真波形
(7)時序仿真通過之后,根據(jù)實(shí)驗(yàn)儀上的芯片型號,在Quartus II工程項(xiàng)目中選擇對應(yīng)的芯片型號,進(jìn)行適配(即將設(shè)計(jì)端口與芯片的管腳進(jìn)行鎖定),重新編譯,通過之后,下載到實(shí)驗(yàn)儀,進(jìn)行硬件仿真驗(yàn)證。
為端口選擇相應(yīng)的管腳。選擇4號5號管腳,下載成功的話,測量這兩管腳應(yīng)該一個高電平,一個低電平。
下載:在mode中選擇JTAG,如果沒有出現(xiàn)下載文件,手動選擇add file....選擇CPLDtest.pof文件。
選擇編程器:點(diǎn)擊Hadware Setup..彈出對話框中選擇,usb blaster,單擊close,勾選相應(yīng)配置選項(xiàng),單擊start開始下載程序。進(jìn)度條都100%時說明下載完成。0%到100%,本次下載用了25秒鐘,如果進(jìn)度條很快幾秒鐘就到100%說明沒成功下載。最后,萬用表測量芯片管腳(4號高電平,5號低電平)。驗(yàn)證程序確實(shí)下載OK。
(8)關(guān)閉工程。點(diǎn)擊菜單下的close project,關(guān)閉當(dāng)前工程項(xiàng)目。
五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、先在QUARTUS II中進(jìn)行編輯、編譯、仿真測試,直到驗(yàn)證結(jié)果正確為止。
2、實(shí)驗(yàn)儀使用:先給實(shí)驗(yàn)儀連接好電源線后,再上電,然后用數(shù)據(jù)線將實(shí)驗(yàn)儀上左邊中部的電子設(shè)計(jì)下載口(JP4—ByteBlasterII)與FPGA目標(biāo)板上的JTAG Port連接起來,用下載線將實(shí)驗(yàn)儀與PC的并口進(jìn)行連接;再將其邊上的“下載允許”按鍵撥到“DLOAD”,再通過芯片選擇開關(guān)切換到“To_FPGA”。連接好后,即可下載進(jìn)行硬件實(shí)測。
六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求寫出正確的程序,給出正確的仿真波形圖,并簡要說明實(shí)驗(yàn)中遇到的問題及解決方法。
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity mux41a is
port( s: in std_logic_vector(1downto 0);
d0,d1,d2,d3: in std_logic;
y: out std_logic);
end mux41a;
architecture one of mux41a is
begin
y<=d0 when s=”00” else
d1 when s=”01” else
d2 when s=”10” else
d3
end architecture one;
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