数字系统设计实验指导书Experiments Handbook of Digital System Design实验一：8位简单算逻运算单元电路设计8 bit Simple ALU实验学时：4学时实验类型：设计型一、目的与任务要求学生在理论课学习的基础上，掌握采用Verilog HDL、基于自顶向下的模块化设计方法；掌握在Quartus II EDA平台进行设计输入、编译、仿真的全过程。
二、内容与要求1. 内容在Quartus II EDA平台上，运用基于模块化的设计方法，采用Verilog HDL，设计一个8位简单ALU及其数据通道，功能如表，分别根据操作码实现加、减、逻辑与、或等八种运算，数据通道在读写命令控制下，完成从寄存器读出操作数及写入运算结果。
要求：其输入操作数为实验学生学号末尾开始尽量非零的四位数对应的8421码组合（例如，学号11070023两个操作数分别为32和71，对应的8421码00110010，2.要求预习实验内容，编写Verilog HDL程序。
课上，进行编程输入、编译、时序仿真。
课后写出实验报告（实验名称、实验内容、顶层框图、V erilog HDL程序、仿真波形、资源分配、实验小结）三、考核与成绩评定本实验为学生必做实验，本实验分值为20 分考核内容：预习25%，实验过程50%，实验报告25%。
成绩评定方法：根据考核内容进行综合评定。
四、实验说明本实验的重点在于自顶向下的模块化设计的概念及设计方法。
五、参考资料ALU及数据通道参考教材《VerilogHDL高级数字系统设计》P478和P208实验三、基于循环算法的数字签名分析电路的验证Verification of Repetitive Algorithm based Digital SignatureAnalysis Circuit实验学时：2 实验类型：验证型一、目的与任务：要求学生在理论课学习的基础上，分析基于CRC码进行数字签名验证功能需求，学习用Verilog HDL中循环算法进行行为建模的功能设计，在EDA平台-QuartusII下，完成设计的输入及编译综合以及仿真验证。
二、内容、要求与安排方式：1、实验内容与要求内容：a.参考教材中CRC数字签名认证的线性反馈移位寄存器电路模型，利用循环算法实现数字签名分析电路的Verilog HDL设计描述。
b.完成功能的仿真验证。
2、要求：预习实验内容，分析行为建模编程特点，理解Verilog HDL代码编写。
课上，按要求进行编程输入、编译、仿真。
针对实验内容引发的思考和进一步验证。
课后写出实验报告（实验名称、实验内容、Verilog HDL程序、各功能的仿真结果、实验小结）三、考核与成绩评定1、考核的内容预习25%，实验过程50%，实验报告25%。
2、成绩评定的方法分值10，根据考核内容进行综合评定四、实验说明行为建模是VerilogHDL设计的重点，该实验重点理解如何利用循环语句实现可复用代码的设计；难点是CRC算法的理解。
五、参考资料参考教材《VerilogHDL高级数字系统设计》P172实验三：分别用任务和函数实现两数求和及取大数运算Computing two operands’ sum and larger value using the task andfunction respectively实验学时：2学时实验类型：验证型一、目的与任务要求学生在理论课学习的基础上，了解和掌握Verilog HDL中任务和函数语法及编程方法掌握在Quartus II EDA平台进行设计输入、编译、仿真的全过程。
二、内容与要求1. 内容a.在Quartus II EDA平台上，参考教材《VerilogHDL高级数字系统设计》P169-171，了解task和function进行功能描述的语法结构，在实验中以两数求和和去大数问题为背景，分别进行功能描述、仿真，掌握task和function实现结构化的功能描述。
b.测试数据为实验学生学号中末位面开始尽量非零的数对应的8421码。
2.要求预习实验内容，编写相应的Verilog HDL程序。
课上，按要求进行编程输入、编译、功能仿真或时序仿真。
课后写出实验报告（实验名称、实验内容、V erilog HDL程序、仿真波形、小结）三、考核与成绩评定本实验分值为10 分。
考核内容：预习25%，实验过程50%，实验报告25%。
成绩评定方法：根据考核内容进行综合评定。
四、实验说明基于任务和函数的结构化编程是学习Verilog HDL的重要知识点之一，通过本实验重点掌握task和function的语法结构和编程方法。
五、参考资料有关任务和函数语法等参考教材《VerilogHDL高级数字系统设计》P169-171实验四、出租车计费器的设计Design of the Taxi Meter实验学时：4 实验类型：综合型一、目的与任务：要求学生在理论课学习的基础上，分析出租车计费器”的功能需求，用Verilog HDL进行功能设计，设计在EDA平台-QuartusII下，完成设计的输入及编译综合，设计测试方案，编写Testbench，在ModelSim上进行仿真验证，培养学生的综合分析能力，学习仿真测试方法。
二、内容、要求与安排方式：1、实验内容与要求内容：a.解析“出租车计费器”的功能需求，完成Verilog HDL设计描述。
b.设计对计价功能、汽车运行状态模拟等功能的测试方案。
c.完成Testbench的编写，在ModelSim平台上加以仿真验证。
2、要求：预习实验内容，分析功能，制定测试方案，完成相应Verilog HDL/Testbench代码编写。
课上，按要求进行编程输入、编译、仿真。
针对实验内容引发的思考和进一步验证。
课后写出实验报告（实验名称、实验内容、Verilog HDL程序、各功能的仿真结果、实验小结）三、考核与成绩评定1、考核的内容预习25%，实验过程50%，实验报告25%。
2、成绩评定的方法分值20，根据考核内容进行综合评定四、实验说明本实验重点是理解给定描述、分析结构关系、进程之间的关系；难点是各种功能的仿真测试。
五、参考资料有关出租车计费器的设计方法参考教材《基于QuartusII的数字系统VerilogHDL设计实例详解》P305实验五：4位数字频率计的设计Design of Frequency Meter实验学时：4学时实验类型：综合型一、目的与任务要求学生在理论课学习的基础上，在Quartus II EDA平台下，通过4位数字频率计的设计，掌握基于Verilog HDL的模块设计方法，采用图形输入或纯文本描述的方法完成顶层设计，培养学生的综合分析能力和设计能力。
增加LED模块，进行下载验证。
二、内容、要求1. 内容a.设计一个8位的频率计，可以测量1~9999Hz的信号频率，并将被测信号的频率在8个数码管上显示出来。
b.按照“自顶向下”的设计思想，给出功能原理图，进行模块化分。
b.完成各模块的Verilog HDL设计描述，注意模块之间的关系。
c.采用图形输入或纯文本描述的方法完成顶层设计。
d.进行引脚分配，下载验证。
2.要求.预习实验内容，编写相应的Verilog HDL程序。
.课上，按要求进行编程输入、编译、时序仿真。
.课后写出实验报告（实验名称、实验内容、V erilog HDL程序、仿真波形、可编程逻辑器件的资源利用情况和引脚分配、实验小结）三、考核与成绩评定实验分值：20分考核内容：预习25%，实验过程50%，实验报告25%。
成绩评定方法：根据考核内容进行综合评定。
四、实验说明本实验为中等实验组综合型选做实验。
重点是模块的层次化设计方法，难点是模块划分、模块之间的关系及仿真。
五、参考资料设计方法可参考《V erilog HDL程序设计教程》P183附录：七段LED数码显示译码器实验步骤：在微机硬盘D区（或使用E区）建立以学号命名的个人文件夹，如00070201-02（即为学号01070201和01070102的文件夹）。
启动Quartus5.0，在个人文件夹下建立项目文件：LED输入设计源文件。
在file下点击New选择VerilogHDL file后，选择OK。
相同的LED.v文件。
5．对设计文件进行编译、化简。
方法一：在工具栏上点击按钮。
也可在Processing菜单下先选择进行功能仿真后，再开始编译。
编译出现错误时，用鼠标选中错误信息后，可进行修改。
修改程序后，再次编译。
直至出现如下编译成功的信息。
6．对设计文件进行功能仿真并观察输入、输出波形，以验证电路的逻辑功能是否正确。
在file下点击New选择otherfile->Waveform file后，选择OK。
进入下面窗口，右击鼠标选择Node Finder几个关键点，选中所需仿真的信号，OK手工设置输入信号，用右面的工具，常用的设置完成后保存文件对设计文件进行仿真：方法一：在Tools 下选择simulatorTool如下，选择Function仿真，点击右边。
生成网表后，点击Start 开始仿真，点击report可以查看仿真结果。
方法二：在Processing下选择点击Generate Functional Simulate Netlist 进行仿真。
然后点击仿真按钮，或在Processing下选择点击Start Simulation 。
下图为功能仿真结果：7．选择器件进行适配、记录器件的资源利用状况及引脚分配。
可在编译通过后，在assignment选择device配置器件，根据实验板上器件型号。
在assignment下配置Pin对每个信号分配可用的管脚。
配置完成后，重新编译，编译通过后，连接JTAG线，下载《数字系统设计》实验报告年月日学号姓名累计得分：评语：最终评定得分：注：每个实验的报告格式及要求，详见各实验任务说明。
最后，应附对整个数字系统设计实验内容、安排、方式的意见、建议和体会。
![神经网络实验指导书2013版[1]](https://img.taocdn.com/s1/m/c8fae4f07f1922791788e80e.png)
