第一次上机
实验一：PARWAN移位寄存器实验
一．实验目的
1.熟悉ISE软件，会使用ISE软件进行设计和仿真
2.掌握寄存器和移位寄存器的工作原理，学习PARWAN CPU中的移位寄存
器模块的设计
二．实验内容
移位寄存器的设计与仿真
三．实验环境
Windows 7 Ise14.3集成开发环境
四．实验原理
移位寄存器是既能寄存数据，又能使数据移位的电路。所谓移位功能，就是寄存在电路中的数据，可在移位脉冲的作用下，依次左移或右移。
移位寄存器不仅能用来存储数据，还能用来进行加减乘除的运算，以及串并数据转换，始终分频等，是应用最广泛的数字器件之一。
五．实验步骤
1. 新建工程
打开ISE13.x软件，选择File->New Project在弹出的对话框中输入工程名和路径
XC3S500E芯片，FG320封装。
单击Next，进入工程信息页面，确认无误后，点击Finish完成工程的创建
2. 设计输入
选择Project->Add Copy of Source,将实验的源代码添加到工程中。
3. 综合与实现
在工程管理区的view中选择Implementation，然后在过程管理区双击
Synthesize-XST，就可以开始综合过程
3. 设计仿真
选择Project->New Source，在打开的对话框中选择VDHL Testbench，在右侧
键入文件名。
4.编写代码
仿真波形
实验二：移位寄存器的开发板验证
一．实验目的
1.熟悉ISE软件，会使用ISE软件进行设计和仿真
2.掌握Spartan3E开发板的配置流程
二．实验内容
控制二极管循环发光
三．实验环境
Windows 7 ISE14.3集成开发环境
四．实验原理
Spartan3E开发板上有8个并排放置的发光二极管LED7～LED0，实验要求其中一个二极管发光，其他7个发光二极管都处于截止状态。二极管发光的顺序按照向左或向右两个方向移动，并且拨动开关SW0（L13）控制移动方向
五．实验步骤
1.新建工程
2.设计输入
3.综合与实现
添加用户约束文件（UCF）
4.器件配置
5.实验结果
实验三：移位寄存器的开发板验证
一．实验目的
1.熟悉ISE软件，会使用ISE软件进行设计和仿真
2.掌握Spartan3E开发板的配置流程
二．实验内容
旋转开关控制二极管轮流发光
三．实验环境
Windows 7 ISE14.3集成开发环境
四．实验原理
Spartan 3E开发板上有8个并排放置的发光二极管LED7～LED0，以及一个旋转开关。实验要求使用旋转开关控制二极管轮流发光，旋转开关顺时针或逆时针
转动控制发光二极管右移或左移。
五．实验步骤
1.新建工程
2.设计输入
3.综合与实现
添加用户约束文件（UCF）
回到ISE，选择Project->Add Source将UCF文件添加到工程中。
4.器件配置
5.实验结果
第二次上机实验一：PARWAN ALU实验
一．实验目的
1.熟悉ISE软件，会使用ISE软件进行设计和仿真
2.掌握算术逻辑单元ALU的工作原理，学习PARWAN CPU中的ALU模块的
设计
二．实验内容
ALU的设计与仿真
三．实验环境
Windows 7 ISE14.3集成开发环境
四．实验原理
算术逻辑单元(Arithmetic-Logic Unit, ALU)是中央处理器(CPU)的执行单元，是所有中央处理器的核心组成部分。
在计算机中，算术逻辑单元（ALU）专门执行算术、逻辑运算和移位运算，而复杂的ALU能够完成乘法，除法等更加复杂的运算。
ALU的功能越强，设计越复杂，成本越高。
PARWAN处理器的ALU
PARWAN处理器的ALU能够完成以下运算：
操作码操作功能
000a_and_b a和b按位
与
001b_compl b按位取反100a_input传输a
101a_add_b a+b
110b_input传输b
五．实验步骤
1.新建工程
2.设计输入
3.
综合与实现
4.设计仿真
111
a_sub_b a-b
实验二：RS232串口通信
一．实验目的
1.熟悉串口通信的原理，学习设计一个简单的串口模块
2.掌握Spartan3E开发板的配置流程
二．实验内容
串口模块在开发板上的验证
编写一个控制RS232串口模块的程序，能够实现串口的发送和接收功能。
串口的波特率能够通过参数配置，不能写死在程序中。
在开发板上验证串口模块的功能。
三．实验环境
Windows 7 ISE14.3集成开发环境
四．实验原理
RS232C是1969年美国电子工业协会（EIA）公布的标准，该标准用于数据终端设备（DTE)与数据通信设备（DCE）之间的串行通信，定义了DTE和DCE之间接口的电气特性。
串口分为25针引脚和9针引脚，常用的是9针引脚，而真正连接FPGA开发
板的一般只有两个引脚：发送引脚TxD和接收引脚RxD
串口发送的数据格式
线路空闲时，总线为高电平，开始数据传送时，起始位为低电平，紧跟着8位数据传输，1位奇偶校验位（可选），1位结束位（高电平）。
先传输最低位，最高位最后传输。
五．实验步骤
1.新建工程
2.设计输入
3.综合与实现
添加用户约束文件（UCF）
4.器件配置
5.实验结果
使用串口线连接开发板和PC机（用笔记本的话需要使用USB转串口线）在Windows系统下，打开串口终端（以Putty为例），选择连接类型为Serial，串口编号为COM1（使用笔记本U转串的话，串口编号可能不同），波特率为115200
点击open打开串口，在打开的窗口中，通过键盘输入不同的字符，输入的字符会通过串口传输，并显示在putty客户端的界面上，如图所示。
实验三：RS232串口通信
一．实验目的
1.熟悉ISE软件，会使用ISE软件进行设计和仿真
2.了解VGA显示原理，熟悉数字时钟管理模块DCM的应用
二．实验内容
VGA显示实验
编写一个控制VGA显示的程序，能在显示器上显示彩色条纹的图案。可以通过实验开发板上的开关控制显示横条纹还是竖条纹。
三．实验环境
Windows 7 ISE14.3集成开发环境
四．实验原理
Spartan3E开发板上设置了VGA接口，通过15针接口连接到计算机的显示器
对于阴极射线管的显示器，显示器控制电子束打到荧光屏上形成一个像素点，电子束从左到右（称为水平扫描）和从上到下（称为垂直扫描），不断重复上述过程，在显示器上形成一幅图像。
由于扫描的速度非常快，人眼看到的是一整幅图像，其实在某一时刻，只有一个像素点在发光。
VGA 的时序包括水平时序和垂直时序，且两者都包含的时序参数有：水平(垂直)同步脉冲、水平(垂直)同步脉冲结束到有效显示数据区开始之间的宽度(后沿)、有效显示区宽度、有效数据显示区结束到水平(垂直)同步脉冲宽度开始之间的宽度(前沿)
水平有效显示区宽度与垂直有效显示区宽度逻辑与的区域为可视区域，其他区域为消隐区。一行或一场的时序信息如图所示。
五．实验步骤 1.新建工程 2.设计输入 3.综合与实现
创建pll 文件
选择Project->New Source,在左侧文件类型中选择IP(CORE Generator & Architecture Wizard) ，并输入文件名pll 。
有效视频区域
行/场消隐区域
下一行/场图像
RGB
HS/VS
行/场消隐区域
行/场消隐脉冲
后沿
有效视频区域
前沿
4.器件配置
双击Generate Programming File生成比特流文件
连接并启动开发板，并将开发板的VGA端口通过VGA线接到显示器上。打开iMpact对FPGA进行配置