EDA大作业及实验报告
实验一：QUARTUS Ⅱ软件使用及组合电路设计仿真 实验目的： 学习QUARTUS Ⅱ软件的使用，掌握软件工程的建立，VHDL源文件的设计和波形仿真等基本内容； 实验内容： 1.四选一多路选择器的设计 首先利用QuartusⅡ完成4选1多路选择器的文本编辑输入(mux41a.vhd)和仿真测试等步骤，给出仿真波形。 步骤： （1）建立工作库文件夹和编辑设计文件； （2）创建工程； （3）编译前设置； （4）全程编译； （5）时序仿真； （6）应用RTL电路图观测器（可选择） 实验程序如下： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY mux41 IS PORT( S10:IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); A,B,C,D:IN STD_LOGIC; Q:OUT STD_LOGIC ); END ENTITY mux41; ARCHITECTURE bhv OF mux41 IS BEGIN PROCESS(A,B,C,D,S10) BEGIN IF S10="00" THEN Q<=A; ELSIF S10="01" THEN Q<=B; ELSIF S10="10" THEN Q<=C; ELSE Q<=D; END IF; END PROCESS; END bhv; 波形仿真如图：
其中，分别设置A,B,C,D四个输入都为10.0ns的方波，其占空比分别为25%，50%，75%，90%以作为四种输入的区分，使能端s10以此输入00(即[0])，01(即[1])，10(即[2])，11(即[3])，可以观察到输出端Q依次输出分别为A,B,C,D。试验成功。 其RTL电路图为： 2.七段译码器程序设计仿真 2．1 原理：7段数码是纯组合电路，通常的小规模专用IC，如74或4000系列的器件只能作十进制BCD码译码，然而数字系统中的数据处理和运算都是2进制的，所以输出表达都是16进制的，为了满足16进制数的译码显示，最方便的方法就是利用VHDL译码程序在FPGA或CPLD中实现。本项实验很容易实现这一目的。例1作为7段BCD码译码器的设计，输出信号LED7S的7位分别接如实验图1数码管的7个段，高位在左，低位在右。例如当LED7S输出为"0010010" 时，数码管的7个段：g、f、e、d、c、b、a分别接0、0、1、0、0、1、0，实验中的数码管为共阳极的，接有低电平的段发亮，于是数码管显示“5”。 实验图1 数码管及其电路 2．2 实验内容：参考后面的七段译码器程序，在QUARTUS II上对以下程序进行编辑、编译、综
第一章 1-1 EDA技术与ASIC设计和FPGA开发有什么关系?FPGA/CPLD在ASIC设计中有什么用途? 答：利用EDA技术进行电子系统设计的最后目标是完成专用集成电路ASIC的设计和实现；FPGA和CPLD是实现这一途径的主流器件。FPGA和CPLD通常也被称为可编程专用IC，或可编程ASIC。FPGA和CPLD的应用是EDA技术有机融合软硬件电子设计技术、SoC（片上系统）和ASIC设计，以及对自动设计与自动实现最典型的诠释。FPGA/CPLD在ASIC设计中，属于可编程ASIC的逻辑器件；使设计效率大为提高，上市的时间大为缩短。 1-2与软件描述语言相比，VHDL有什么特点? P6 答：编译器将软件程序翻译成基于某种特定CPU的机器代码，这种代码仅限于这种CPU而不能移植，并且机器代码不代表硬件结构，更不能改变CPU的硬件结构，只能被动地为其特定的硬件电路结构所利用。综合器将VHDL程序转化的目标是底层的电路结构网表文件，这种满足VHDL设计程序功能描述的电路结构，不依赖于任何特定硬件环境；具有相对独立性。综合器在将VHDL(硬件描述语言)表达的电路功能转化成具体的电路结构网表过程中，具有明显的能动性和创造性，它不是机械的一一对应式的“翻译”，而是根据设计库、工艺库以及预先设置的各类约束条件，选择最优的方式完成电路结构的设计。 l-3什么是综合?有哪些类型?综合在电子设计自动化中的地位是什么? P5 什么是综合? 答：在电子设计领域中综合的概念可以表示为：将用行为和功能层次表达的电子系统转换为低层次的便于具体实现的模块组合装配的过程。 有哪些类型?答：(1)从自然语言转换到VHDL语言算法表示，即自然语言综合。(2)从算法表示转换到寄存器传输级(RegisterTransport Level，RTL)，即从行为域到结构域的综合，即行为综合。(3)从RTL级表示转换到逻辑门(包括触发器)的表示，即逻辑综合。(4)从逻辑门表示转换到版图表示(ASIC设计)，或转换到FPGA的配置网表文件，可称为版图综合或结构综合。 综合在电子设计自动化中的地位是什么?答：是核心地位（见图1-3）。综合器具有更复杂的工作环境，综合器在接受VHDL程序并准备对其综合前，必须获得与最终实现设计电路硬件特征相关的工艺库信息，以及获得优化综合的诸多约束条件信息；根据工艺库和约束条件信息，将VHDL程序转化成电路实现的相关信息。 1-4在EDA技术中，自顶向下的设计方法的重要意义是什么? P7~10 答：在EDA技术应用中，自顶向下的设计方法，就是在整个设计流程中各设计环节逐步求精的过程。 1-5 IP在EDA技术的应用和发展中的意义是什么? P11~12 答：IP核具有规范的接口协议，良好的可移植与可测试性，为系统开发提供了可靠的保证。 1-6 叙述EDA的FPGA/CPLD设计流程。P13~16 答：1.设计输入(原理图/HDL文本编辑)；2.综合；3.适配；4.时序仿真与功能仿真；5.编程下载；6.硬件测试。
目录 第一部分实验开发系统概述及使用说明.............................................................. １第一章EDA实验系统 ....................................................................................... １第二章EDA/SOPC实验系统 ............................................................................ ７第二部分实验部分............................................................................................ １０实验一EDA工具基本操作与应用 ........................................................... １０实验二计数器设计..................................................................................... ２４实验三串入/并出移位寄存器实现 ........................................................... ２６实验四四人抢答器设计............................................................................. ２８实验五序列检测器设计............................................................................. ２９实验六DDS信号源的设计........................................................................ ３０实验七交通灯控制器设计......................................................................... ３１实验八数字钟设计..................................................................................... ３２实验九出租车计费器设计......................................................................... ３３实验十频率计的实现................................................................................. ３４附录——FPGA接口对照表 ............................................................................ ３５
1.一个项目的输入输出端口是定义在（ A ）1-5 ACDCD 6-10 CCACA A. 实体中；. B. 结构体中； C. 任何位置； D. 进程中。 2. MAXPLUS2中编译VHDL源程序时要求( C ) A. 文件名和实体可以不同名； B. 文件名和实体名无关； C. 文件名和实体名要相同； D. 不确定。 3. VHDL语言中变量定义的位置是(D ) A. 实体中中任何位置； B. 实体中特定位置； C. 结构体中任何位置； D. 结构体中特定位置。 4.可以不必声明而直接引用的数据类型是(C ) A. STD_LOGIC ； B. STD_LOGIC_VECTOR； C. BIT； D. ARRAY。 5. MAXPLUS2不支持的输入方式是(D ) A 文本输入；.B. 原理图输入；C. 波形输入；D. 矢量输入。 6.大规模可编程器件主要有FPGA、CPLD两类，下列对FPGA结构与工作原理的描述中，正确的是( C ) A. FPGA全称为复杂可编程逻辑器件； B. FPGA是基于乘积项结构的可编程逻辑器件； C. 基于SRAM的FPGA器件，在每次上电后必须进行一次配置； D. 在Altera公司生产的器件中，MAX7000系列属FPGA结构。 7.下面不属于顺序语句的是( C ) A. IF语句； B. LOOP语句； C. PROCESS语句； D. CASE语句。 8. VHDL语言是一种结构化设计语言；一个设计实体（电路模块）包括实体与结构体两部分，实体体描述的是( A ) A. 器件外部特性； B. 器件的内部功能； C. 器件的综合约束； D. 器件外部特性与内部功能。 9. 进程中的信号赋值语句，其信号更新是( C ) A. 按顺序完成； B. 比变量更快完成； C. 在进程的最后完成； D. 都不对。 10. 嵌套使用IF语句，其综合结果可实现：(A ) A. 带优先级且条件相与的逻辑电路； B. 条件相或的逻辑电路； C. 三态控制电路； D. 双向控制电路。 一、单项选择题：（20分） 1． IP核在EDA技术和开发中具有十分重要的地位；提供用VHDL等硬件描述
实验1 原理图输入设计8位全加器 一、实验目的： 熟悉利用QuartusⅡ的原理图输入方法设计简单组合电路，掌握层次化设计的方法，并通过一个8位全加器的设计把握利用EDA软件进行电子线路设计的详细流程。 二、原理说明： 一个8位全加器可以由8个1位全加器构成，加法器间的进位可以串行方式实现。即将低位加法器的进位输出cout与其相邻的高位加法器的最低进位输入信号cin相接。而一个1位全加器可以按照本章第一节介绍的方法来完成。 三、实验内容： 1：完全按照本章第1节介绍的方法与流程，完成半加器和全加器的设计，包括原理图输入、编译、综合、适配、仿真。 2：建立一个更高的原理图设计层次，利用以上获得的1位全加器构成8位全加器，并完成编译、综合、适配、仿真和硬件测试。 四、实验环境： 计算机、QuartusII软件。 五、实验流程： 实验流程： 根据半加器工作原 理，建立电路并仿 真，并将元件封装。 ↓ 利用半加器构成一位 全加器，建立电路并 仿真，并将元件封 装。 ↓ 利用全加器构成8位全 加器，并完成编译、综 合、适配、仿真。 图1.1 实验流程图
六、实验步骤： 1.根据半加器工作原理建立电路并仿真，并将元件打包。（1）半加器原理图： 图1.2 半加器原理图（2）综合报告： 图1.3 综合报告: （3）功能仿真波形图4： 图1.4 功能仿真波形图
时序仿真波形图： 图1.5 时序仿真波形图 仿真结果分析：sout为和信号，当a=1，b=0或a=0，b=1时，和信号sout为1，否则为0.当a=b=1时，产生进位信号，及cout=1。 （4）时序仿真的延时情况： 图1.6 时序仿真的延时情况 （5）封装元件： 图1.7 元件封装图 2. 利用半加器构成一位全加器，建立电路并仿真，并将元件封装。 （1）全加器原理图如图： 图2.1 全加器原理图
EDA 实验报告 实验一：组合电路的设计 实验内容是对2选1多路选择器VHDL 设计，它的程序如下： ENTITY mux21a IS PORT ( a, b : IN BIT; s : IN BIT; y : OUT BIT ); END ENTITY mux21a; ARCHITECTURE one OF mux21a IS SIGNAL d,e : BIT; BEGIN d <= a AND (NOT S) ; e <= b AND s ; y <= d OR e ; END ARCHITECTURE one ; Mux21a 仿真波形图 以上便是2选1多路选择器的VHDL 完整描述，即可以看成一个元件mux21a 。mux21a 实体是描述对应的逻辑图或者器件图，图中a 和b 分别是两个数据输入端的端口名，s 为通道选择控制信号输入端的端口名，y 为输出端的端口名。Mux21a 结构体可以看成是元件的内部电路图。最后是对仿真得出的mux21a 仿真波形图。 Mux21a 实体 Mux21a 结构体
实验二：时序电路的设计 实验内容D 触发器的VHDL 语言描述，它的程序如下： LIBRARY IEEE ; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL ; ENTITY DFF1 IS PORT (CLK : IN STD_LOGIC ; D : IN STD_LOGIC ; Q : OUT STD_LOGIC ); END ; ARCHITECTURE bhv OF DFF1 IS BEGIN PROCESS (CLK) BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK = '1' THEN Q <= D ; END IF; END PROCESS ; END bhv; D 触发器的仿真波形图 最简单并最具代表性的时序电路是D 触发器，它是现代可编程ASIC 设计中最基本的时序元件和底层元件。D 触发器的描述包含了VHDL 对时序电路的最基本和典型的表达方式，同时也包含了VHDL 中许多最具特色的语言现象。D 触发器元件如上图所示，其在max+plus2的仿真得出上面的波形 D 触发器
附带： 一．问答题 1信号赋值语句在什么情况下作为并行语句？在什么情况下作顺序语句？信号赋值和变量赋值符号分别是什么？两种赋值符号有什么区别？ ●信号赋值语句在进程外作并行语句，并发执行，与语句所处的位置无关。信号赋值语句在进程内 或子程序内做顺序语句，按顺序执行，与语句所处的位置有关。 ●信号赋值符号为“<=”变量赋值用“:=”。信号赋值符号用于信号赋值动作，不立即生效。 变量，赋值符号用于变量赋值动作，立即生效。 2进程的敏感信号表指的是什么？简述敏感信号表在进程中的作用？ ●进程的“敏感信号表”也称敏感表，是进程的激活条件，可由一个或多个信号组成，各信号 间以“，”号分隔。当敏感信号表中的任一个信号有事件发生，即发生任意变化，此时，进程被激活，进程中的语句将从上到下逐句执行一遍，当最后一条语句执行完毕之后，进程即进入等待挂起状态，直到下一次敏感表中的信号有事件发生，进程再次被激活，如此循环往复。 3什么是库、程序包、子程序、过程调用和函数调用？ ●库和程序包用来描述和保存元件、类型说明和子程序等，以便在其它设计中通过其目录可查询、 调用。子程序由过程和函数组成。在子程序调用过程中，过程能返回多个变量，函数只能返回一个变量。若子程序调用的是一个过程，就称为过程调用，若子程序调用的是一个函数，则称为函数调用。过程调用、函数调用都是子程序调用。 二．改错题 1.已知sel为STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0)类型的信号，而a、b、c、d、q均为STD_LOGIC类型的 信号，请判断下面给出的CASE语句程序片段：
●CASE sel IS ●WHEN“00”=>q<=a； ●WHEN“01”=>q<=b； ●WHEN“10”=>q<=c； ●WHEN“11”=>q<=d； ●END CASE； ●答案：CASE语句缺“WHEN OTHERS”语句。 2.已知data_in1, data_in2为STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0) 类型的输入端口，data_out为STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0)类型的输出端口，add_sub为STD_LOGIC类型的输入端口，请判断下面给出的程序片段： ●LIBRARY IEEE； ●USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL； ●ENTITY add IS ● PORT（data_in1, data_in2：IN INTEGER； ● data_out：OUT INTEGER）； ●END add； ●ARCHTECTURE add_arch OF add IS ●CONSTANT a:INTEGER<=2； ●BEGIN ●data_out<=( data_in1+ data_in2) * a； ●END addsub_arch； 答案：常量声明时赋初值的“<=”符号应改用“:=”符号。 3.已知Q为STD_LOGIC类型的输出端口，请判断下面的程序片段： ●ARCHITECTURE test_arch OF test IS ●BEGIN ●SIGNAL B：STD_LOGIC； ●Q<= B； END test_arch 答案：信号SIGNAL的声明语句应该放在BEGIN语句之前。 4.已知A和Q均为BIT类型的信号，请判断下面的程序片段： ●ARCHITECTURE archtest OF test IS ●BEGIN ●CASE A IS ●WHEN ‘0’=>Q<=‘1’； ●WHEN ‘1’=>Q<=‘0’； ●END CASE； ●END archtest； 答案：CASE语句应该存在于进程PROCESS内。 三．程序设计 LIBRARY IEEE； USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL；
南华大学 船山学院 实验报告 （2009 ~2010 学年度第二学期） 课程名称EDA 实验名称1位全加器 姓名学号200994401 专业计算机科学与 班级01 技术 地点8-212 教师
一、实验目的： 熟悉MAX+plus 10.2的VHDL 文本设计流程全过程 二、实验原理图： ain cout cout ain bin sum cin bin sum cin f_adder or2a f e d u3 u2u1b a c co so B co so B h_adder A h_adder A 三、实验代码： （1）LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY f_adder IS PORT (ain ，bin ，cin : IN STD_LOGIC; cout ，sum : OUT STD_LOGIC ); END ENTITY f_adder; ARCHITECTURE fd1 OF f_adder IS COMPONENT h_adder PORT ( a ，b : IN STD_LOGIC; co ，so : OUT STD_LOGIC); END COMPONENT ； COMPONENT or2a PORT (a ，b : IN STD_LOGIC; c : OUT STD_LOGIC); END COMPONENT ； SIGNAL d ，e ，f : STD_LOGIC; BEGIN u1 : h_adder PORT MAP(a=>ain ，b=>bin ，co=>d ，so=>e); u2 : h_adder PORT MAP(a=>e ， b=>cin ， co=>f ，so=>sum); u3 : or2a PORT MAP(a=>d ， b=>f ， c=>cout);
EDA 实验报告 ——多功能电子钟 姓名:张红义 班级：10级电科五班 学号：1008101143 指导老师：贾树恒
电子钟包括：主控模块，计时模块，闹钟模块，辅控模块，显示模块，蜂鸣器模块，分频器模块。 1．主控模块： 主要功能：控制整个系统，输出现在的状态，以及按键信息。 源代码: libraryieee; use ieee.std_logic_1164.all; useieee.std_logic_arith.all; useieee.std_logic_unsigned.all; entity mc is port(functionswitch,k,set,lightkey: in std_logic; chose21,setout: out std_logic; lightswitch:bufferstd_logic; modeout,kmodeout : out std_logic_vector(1 downto 0); setcs,setcm,setch,setas,setam,setah:outstd_logic); end mc; architecture work of mc is signalmode,kmode:std_logic_vector(1 downto 0); signal light,chose21buf:std_logic; signalsetcount:std_logic_vector(5 downto 0); begin process(functionswitch,k,set,lightkey) begin iffunctionswitch'event and functionswitch='1' then mode<=mode+'1'; end if; iflightkey'event and lightkey='1' then lightswitch<=not lightswitch; end if; if mode="01" thenchose21buf<='0'; else chose21buf<='1'; end if; ifk'event and k='1' then if mode="01" or mode="11" then kmode<=kmode+'1'; end if;end if; if set='1' then if mode = "01" then ifkmode="01" then setcount<="000001"; elsifkmode="10" thensetcount<="000010"; elsifkmode="11" then setcount<="000100";
2013年电子系统设计考试试题--考试时间21号56节--公共409 一、填空题 1. Verilog的基本设计单元是模块。它是由两部分组成，一部分描述接口；另一部分描述逻辑功能，即定义输入是如何影响输出的。 2. 用assign描述的语句我们一般称之为组合逻辑，并且它们是属于并行语句，即于语句的书写次序无关。而用always描述的语句我们一般称之为组合逻辑或时序逻辑，并且它们是属于串行语句，即于语句的书写有关。 3．在case语句中至少要有一条default语句. 4. 已知x=4’b1001,y=4’0110,则x的4位补码为4’b1111，而y的4位的补码为4’b0110 . 5. 两个进程之间是并行语句。而在Always中的语句则是顺序语句。 二、简答题 1. 怎样理解在进程语句中，阻塞语句没有延迟这句话？ 答：这是因为在进程语句中，有阻塞语句和非阻塞语句这两种，非阻塞语句是有延迟的，而阻塞语句也是有延迟的，这是因为因果系统都有延迟，只是阻塞语句的延迟比非阻塞语句的延迟小于若干个数量级，因此可视为没有延迟。 2.在进程中什么情况下综合为时序电路？什么情况下综合为组合电路？ 答：在进程中，只有当敏感信号是边沿触发（即上升沿或下降沿）时，此时综合为时序电路；而在进程中只有当敏感信号是电平沿触发时，此时综合为组合电路。 3.为什么在Verilog语言中，其综合只支持次数确定的循环，而不支持次数不确定的循环？ 答：这是因为，在Verilog语言中，它是为电路设计而设计的一门语言，它与高级语言不同，若循环的次数不确定，则会带来不确定的延迟，而这在电路中是不允许存在的，故综合只能支持次数确定的循环，即对于一个具体的芯片，其延迟只是一个定值。 4．Verilog HDL语言进行电路设计方法有哪几种? 答：①自上而下的设计方法（Top-down）；②自下而上的设计方法（Bottom-Up） ③综合设计的方法。 5．specparam语句和parameter语句在参数说明方面不同之处是什么? 答：1.specparam语句只能在延时的格式说明块（specify）中出现，而parameter语句则不能再延时说明块内出现。 2.由specparam语句进行定义的参数只能是延时参数，而由parameter语句定义的参数可以是任何数据类型的参数。 3.由specparam语句定义的延时参数只能在延时说明块内使用，而由parameter语句定义的参数则可以在模块内（该parameter语句之后）的任何位置说明。 三、选择题： 1、下列标示符哪些是合法的（B） A、$time B、_date C、8sum D、mux# 2、如果线网类型变量说明后未赋值，起缺省值是（D） A、x B、1 C、0 D、z 3、现网中的值被解释为无符号数。在连续赋值语句中，assign addr[3:0]=-3;addr被赋予的值是（A） A、4’b1101 B、4’b0011 C、4’bxx11 D、4’bzz11 4、reg[7:0] mema[255:0]正确的赋值是（A） A、mema[5]=3’ d0, B、8’ d0; C、1’ b1; D、mema[5][3:0]=4’ d1 5、在code模块中参数定义如下，请问top模块中d1模块delay1、delay2的值是( D) module code(x,y); module top; paramee delay1=1,delay2=1; …………….
摘要 通过实验学习和训练，掌握基于计算机和信息技术的电路系统设计和仿真方法。要求： 1. 熟悉multisim软件的使用，包括电路图编辑、虚拟仪器仪表的使用和掌握常见电路分析 方法。2. 能够运用multisim软件对模拟电路进行设计和性能分析，掌握eda设计的基本方 法和步骤。multisim常用分析方法：直流工作点分析、直流扫描分析、交流分析。掌握设计 电路参数的方法。复习巩固单级放大电路的工作原理，掌握静态工作点的选择对电路的影响。 了解负反馈对两级放大电路的影响，掌握阶梯波的产生原理及产生过程。 关键字：电路仿真 multisim 负反馈阶梯波 目次 实验一 (1) 实验二............................................................................................. 11 实验三 (17) 实验一单级放大电路的设计与仿真 一、实验目的 1. 设计一个分压偏置的单管电压放大电路，要求信号源频率5khz(峰值10mv) ， 负载电阻5.1kω，电压增益大于50。 2. 调节电路静态工作点(调节电位计)，观察电路出现饱和失真和截止失真的输出 信号波形，并测试对应的静态工作点值。 3. 调节电路静态工作点(调节电位计)，使电路输出信号不失真，并且幅度尽可能 大。在此状态下测试： ①电路静态工作点值； ②三极管的输入、输出特性曲线和? 、 rbe 、rce值；③电路的输入电阻、输出电 阻和电压增益；④电路的频率响应曲线和fl、fh值。 二、实验要求 1. 给出单级放大电路原理图。 2. 给出电路饱和失真、截止失真和不失真且信号幅度尽可能大时的输出信号波形 图，并给出三种状态下电路静态工作点值。 3. 给出测试三极管输入、输出特性曲线和? 、 rbe 、rce值的实验图，并给出 测试结果。 4. 给出正常放大时测量输入电阻、输出电阻和电压增益的实验图，给出测试结果 并和理论计算值进行比较。 5. 给出电路的幅频和相频特性曲线，并给出电路的fl、fh值。 6. 分析实验结果。 三、实验步骤 实验原理图： 饱和失真时波形： 此时静态工作点为： 所以，i（bq）=4.76685ua i(cq)=958.06700ua u(beq)=0.62676v u(ceq)=0.31402v 截止失真时波形： 此时静态工作点为： 所以，i(bq)=2.07543ua i(cq)=440.85400ua u(beq)=0.60519v u(ceq)=5.54322v 最大不失真时波形：篇二：eda课程设计实验报告电子电工实习 华北电力大学
实验：交通灯设计 一、设计任务及要求： 设计任务：模拟十字路口交通信号灯的工作过程，利用实验板上的两组红、黄、绿LED作为交通信号灯，设计一个交通信号灯控制器。要求： （1）交通灯从绿变红时，有4秒黄灯亮的间隔时间； （2）交通灯红变绿是直接进行的，没有间隔时间； （3）主干道上的绿灯时间为40秒，支干道的绿灯时间为20秒； （4）在任意时间，显示每个状态到该状态结束所需的时间。 主干道 图1 路口交通管理示意图 设计要求： （1）采用VHDL语言编写程序，并在QuartusII工具平台中进行仿真，下载到EDA实验箱进行验证。 （2）编写设计报告，要求包括方案选择、程序清单、调试过程及测试结果。 二、设计原理 1、设计目的： 学习DEA开发软件和QuartusII的使用方法，熟悉可编程逻辑器件的使用。通过制作来了解交通灯控制系统，交通灯控制系统主要是实现城市十字交叉路口红绿灯的控制 2、设计说明
（1）第一模块：clk时钟秒脉冲发生电路 在红绿灯交通信号系统中，大多数情况是通过自动控制的方式指挥交通的。 因此为了避免意外事件的发生，电路必须给一个稳定的时钟（clock）才能让系统正常运作。 模块说明： 系统输入信号： Clk: 由外接信号发生器提供256的时钟信号； 系统输出信号： full：产生每秒一个脉冲的信号； （2）第二模块：计数秒数选择电路 计数电路最主要的功能就是记数负责显示倒数的计数值，对下一个模块提供状态转换信号。 模块说明： 系统输入：full: 接收由clk电路的提供的1HZ的时钟脉冲信号； 系统输出信号：tm：产生显示电路状态转换信号 tl：倒计数值秒数个位变化控制信号 th：倒计数值秒数十位变化控制信号 （3）第三模块：红绿灯状态转换电路 本电路负责红绿灯的转换。 模块说明： 系统输入信号：full: 接收由clk电路的提供的1hz的时钟脉冲信号； tm: 接收计数秒数选择电路状态转换信号； 系统输出信号：comb_out: 负责红绿灯的状态显示。 （4）第四模块：时间显示电路 本电路负责红绿灯的计数时间的显示。 模块说明： 系统输入信号：tl：倒计数值秒数个位变化控制信号； th：倒计数值秒数十位变化控制信号； 系统输出信号：led7s1: 负责红绿灯的显示秒数个位。 led7s2：负责红绿灯的显示秒数十位。 三、设计方案
简答： 1.VHDL中变量与信号的主要区别 一、变量是一个局部量，只能在进程和子程序，无延时，立即发生，主要作用是在进程中作为临时的数据存储单元。 从VHDL语句功能和行为仿真来看，信号与变量的差异主要表现在接受信息的方式和信息保持与传递的区域大小上。 （1）如：信号可以设置传输延迟量，而变量则不能； （2）如：信号可作为模块间的信息载体，如在结构体中个进程间传递信息；变量只能作为局部的信息载体，如只能在所定义的进程中有效。 （3) 变量的设置有时只是一种过渡，最后的信息传输和界面间的通信都是靠信号来完成综合后的信号将对应更多的硬件结构。 2.ASIC、FPGA、EDA、ISP的含义 ASIC：专用集成电路FPGA：可编程逻辑器件EDA：电子设计自动化ISP：因特网服务提供商 3.常用的库的名称（IEEE STD WORK VITAL） 5.进程语句的特点 （1）进程与进程，或其它并行语句之间的并行性，体现硬件电路并行运行特征。 （2）进程内部的顺序语句具有顺序与并行双重性。顺序行为体现硬件的逻辑功能，并行行为体现硬件特征。 进程内部使用顺序语句，对一个系统进行算法、行为和逻辑功能进行描述，可以具有高抽象性的特点，可以与具体的硬件没有关联。 这种顺序仅是指语句执行上的顺序（针对于HDL的行为仿真），并不意味着PROCESS语句在综合后所对应的硬件逻辑行为也同样具有顺序性。
VHDL程序无法进行诸如软件语言那样的“单步”调试，因为整个程序是一个整体，不能割裂每一句，只能通过仿真波形来了解程序的问题。 （3）进程有启动与挂起两种状态。 （4）进程与进程，或其它并行语句之间通过信号交流。 （5）时序电路必须由进程中的顺序语句描述，而此顺序语句必须由不完整的条件语句构成。推荐在一个进程中只描述针对同一时钟的同步时序逻辑，而异步时序逻辑或多时钟逻辑必须由多个进程来表达。 6.实体定义时端口方向OUT与BUFFER有何不同? OUT：输出端口。定义的通道为单向输出（写）模式，即通过此端口只能将实体内的数据流向外部。 BUFFER：缓冲端口。其功能与INOUT类似，区别在于当需要输入数据时，只允许内部回读输出的信号，即允许反馈。 如：在计数器的设计中，将计数器输出的计数信号回读，作为下一次计数的初值。 与OUT模式相比，BUFFER回读信号不是由外部输入的，而是由内部产生、向外输出信号。 即OUT结构体内部不能再使用，BUFFER结构体内部可再使用。
EDA设计说明书 课程名称：EDA技术实用教程 设计题目：八位二进制全加器 院系：电子信息与电气工程学院学生姓名： 学号： 专业班级： 指导教师：李响 2011 年6 月1
1. 设计目的 熟悉利用QuartusⅡ的原理图输入法设计简单的组合电路，掌握层次化设计的方法，并通过一个八位全加器的设计把握利用EDA软件进行原理图输入方式的电子线路设计的详细流程。 2. 设计原理 2.1 一位全加器的原理 一位全加器可以用两个半加器及一个或门连接而成，因此需要首先完成半加器的设计。在本设计中，将采用原理图输入法来完成设计。 一位全加器的设计步骤： ①为本项工程设计建立文件夹； ②输入设计项目和存盘； ③将设计项目设计成可调用的元件； ④设计全加器顶层文件； ⑤将设计项日设置成工程和时序仿真。 2.2 八位全加器的原理 一个八位全加器可以由八个一位全加器构成，加法器之间的进位可以用串行方式实现，即将低位加法器的进位输出cout 与相邻的高位加法器的最低进位输入信号cin 相接。 3. 设计方案与仿真 3.1 一位全加器的设计与仿真 全加器的实现是以半加器的实现为基础的，因此，要设计全加器应首先设计一个一位的半加器。半加器的实现方案为： ①为此项工程建立文件夹； ②在基本元件库中，选中需要的元件，将元件（包含元件and2、not 、xnor 和输 入输出引脚input、output）调入原理图编辑窗口中；
③将己设计好的原理图文件存盘； ④将所设计的半加器设置成可调用的元件。 用原理图输入法所设计的半加器原理图如图3-1所示，利用QuartusⅡ软件平台，根据图3-1所示电路，可生成一个半加器元件符号，如图3-2所示。在半加器的基础上，为了建立全加器的顶层文件，必须再打开一个原理图编辑窗口，方法同上。其中，所选择的元件包含半加器、或门和输入输出引脚，由此可得到如图3-3所示的全加器原理图；进而可生成个全加器元件符号，如图3-4所示。 图3-1 半加器原理图图3-2 半加器元件符号 图3-3 全加器原理图图3-4 全加器元件符号按照一位全加器原理图连接电路，通过编译、仿真所得的波形图如图3-5所示： 图3-5 一位全加器时序仿真波形 根据图3-5可知，当输入信号ain 、bin 、cin 全是低电平时，输出信号sum 和cout 全是低电平；当输入信号ain 、bin 、cin 中有且只有一个为高电平时，输出信号sum 为高电平，输出信号cout 为低电平；当输入信号ain 、bin 、cin 中有两个为
电子科技大学成都学院 实验报告册 课程名称：EDA实验与实践 姓名：魏亮 学号：2940710618 院系：微电子技术系 专业：集成电路设计与集成系统（嵌入式） 教师：李海 2011 年12 月12 日
实验一：计数器 一、实验目的： 学习计数器的设计，仿真和硬件测试； 进一步熟悉Verilog HDL的编程方法。 二、实验原理和内容： 本实验的原理是利用复位信号rst，时钟信号clk，输出cout ，实现由0自加到学号（即18）。 本实验的内容是利用Quartus Ⅱ建立一个自加至18的计数器，并进行仿真测试。 三、实验步骤： 1. 启动Quartus Ⅱ建立一个空白工程，然后命名为count . qpf 。 2. 新建Verilog HDL源程序文件count.v，输入程序代码并保存， 然后进行综合编译，若在编译过程中发现错误，则找出并更正错误， 直到编译成功为止。 3. 建立波形仿真文件并进行仿真验证。 四、实验数据和结果： module count (clk,rst,cout); input clk,rst; output[5:0] cout; reg[5:0] cout; always @ (posedge clk) begin if(rst) begin cout=cout+1; if(cout==5'b10011) cout=0; end end endmodule
五、实验总结： 进一步熟悉仿真测试和Verilog HDL 编程方法。
实验二：流水灯 一、实验目的： 通过次试验进一步了解、熟悉和掌握CPLD/FPGA开发软件的使用方法及Verilog HDL的编程方法；学习简单的时序电路的设计和硬件 测试。 二、实验原理和内容： 本实验的内容是建立可用于控制LED流水灯的简单硬件电路，要求在实验箱上时间LED1~LED8发光二极管流水灯显示。 原理：在LED1~LED8引脚上周期性的输出流水数据，如原来输出的数据是11111100则表示点亮LED1、LED2。流水一次后，输出数据应 该为11111000，而此时则应点亮LED1~LED3三个LED发光二极管，这 样就可以实现LED流水灯，为了方便观察，在源程序中加入了一个分频 程序来控制流水速率。 三、实验步骤： （1）启动QuartusII建立空白工程，然后命名为led.qpf。 （2）新建Verilog HDL源程序文件led.v，输入程序代码并保存（源程序参考实验内容），进行综合编译，若在编译过程中发现错误，则找出并更正错误，直至编译成功为止。 （3）FPGA引脚分配，在Quartus II主界面下，选择Assignments→Pins，按照实验课本附录进行相应的引脚分配，引脚分配好以后保存。 （4）对该工程文件进行最后的编译，若在编译过程中发现错误，则找出并更正错误，直至编译成功为止。 （5）打开试验箱的电源开关，执行下载命令，把程序下载到FPGA试验箱中，观察流水灯的变化。 四、实验数据和结果： module led(led,clk); input clk; output[7:0] led; reg[7:0] led_r; reg[31:0] count; assign led=led_r[7:0]; always @ (posedge clk) begin count<=count+1';
《EDA技术及应用》 实验报告 系部：电子通信工程系 指导教师：张松炜 学号：121307214 ____ 姓名：李俊杰_______
2014___年_6___月__19_日 实验一点亮LED设计 一、实验目的 通过此试验可以让大家逐步了解，熟悉和掌握FPGA开发软件Quartus II的使用方法及VerilogHDL的编程方法。 二、实验内容 本实验是一个简单的点亮LED灯的实验，具体包括： 1)使用Quartus II建立一个工程； 2)Quartus II工程设计； 3)设置编译选项并编译硬件系统； 4)下载硬件设计到目标FPGA; 5)观察LED的状态； 三、实验原理 和单片机一样，向片子里写进数据，输出高电平（对于共阴极的），或者输出低电平（对于共阳极）。根据Cyclone片子已经分配好的针脚设置好针脚。 四、实验步骤 建立-----个工程-----输入程序-----软件编译 ------生成下载文件-----下载—调试。
五、实验程序 module led1(led); //模块名led1 output[7:0] led; //定义输出端口 reg[7:0] led; //定义寄存器 always //过程1 begin led = 8'b10101010; //输出0xAA end endmodule 六、思考题 （1）写出使用QuartusII软件开发工程的完整的流程。 建立一个工程—输入程序—软件编译综合—生成下载文件— 下载—硬件调。 实验二流水灯实验 一、实验目的 通过此试验让大家进一步了解熟悉和掌握FPGA开发软件的使用方法及软件编程方法。学习简单的时序电路的设计和硬件测试。 二、实验内容 本实验的内容是建立用于控制LED流水灯的简单硬件电路，要求在SmartSOPC上实现LED1-LED8发光二极管流水灯的显示。 三、实验原理
一位全加器 library IEEE; use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; -- Uncomment the following lines to use the declarations that are -- provided for instantiating Xilinx primitive components. --library UNISIM; --use UNISIM.VComponents.all; entity adder is port(a,b,cin:in std_logic; co,so:out std_logic); end adder; architecture Behavioral of adder is signal temp1,temp2:std_logic; begin temp1<= a xor b; temp2<= temp1 and cin; so<= temp1 xor cin; co<= temp2 OR (a AND b); end Behavioral; 四位全加器 library IEEE; use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; -- Uncomment the following lines to use the declarations that are -- provided for instantiating Xilinx primitive components. --library UNISIM; --use UNISIM.VComponents.all; entity counter10 is