电子系统设计实验指导书(FPGA基础篇Vivado版)
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FPGA实验指导书——DE2开发板使用实验昆明理工大学实验一 DE2的顶层默认程序这个实验为用户提供连接分配和顶层Verilog模块,这个模块也是这本手册所有其他实验的基础性模块。
这个实验产生的编程文件是DE2开发板在出货时作为默认载入开发板的编程文件。
本实验将介绍如何编译工程并把生成的编程文件下载到DE2开发板中。
启动开发板(1)将USB线和电源连接到DE2板上。
(2)按下电源开关,这时电源指示灯会被点亮。
(3)你将看到以下现象:●所有的LED灯都闪烁。
●所有七段数码管从0到F循环显示。
●液晶屏显示“Welcome to the Altera DE2 Board”。
●在VGA显示器上显示欢迎信息。
●将开关SW17置OFF,从LINEOUT插座输出1khz正弦波的声音;将开关SW17置ON并将一个MP3播放器的输出接到DE2板的LINE—IN端口,可从耳机里听到MP3播放的音乐。
●若将麦克风接到DE2板的MIC端口上,这样用户的声音可与MP3播放器混合。
Cyclone II中的顶层verilog模块这部分将介绍一个Quartus II工程中所需要的所有组件。
它将让你了解如何使用Quartus II将代码转换成数据流下载的整个设计流程。
按照以下步骤进行:(1)打开Quartus II 软件。
(2)点击File→Open Project ,如图1.1。
(3)在D:\DE2_System_v1.5\DE2_demonstrations\DE2_Default目录下选中DE2_Default.qpf工程文件打开。
(4)在“Project Navigator”工程导航区可查看该工程的层次、包含的所有文件、设计单元等信息。
其中“File”下列出了整个工程包含的所有文件。
双击顶层设计文件DE2_Default.v,可以看到文件的内容和I/O口的声明。
在对每个引脚声明时加上了详细的注释,以便用户更好的明白每个引脚的功能。
vivado下的fpga设计流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改,请根据实际需要进行相应的调整和使用,谢谢!并且,本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料,如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等,如想了解不同资料格式和写法,敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor.I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!Vivado下的FPGA设计流程详解在现代电子工程领域,FPGA(Field-Programmable Gate Array)因其可编程性、高速处理能力和低延迟特性被广泛应用。
目录第1章FPGA系统 (1)1.1 系统简介 (1)1.2 系统功能特点 (1)1.3 开发平台标准配置 (2)1.4 功能模块介绍 (2)1.4.1 电源 (2)1.4.2 系统时钟 (3)1.4.3 LED灯 (3)1.4.4 8位拨码开关 (3)1.4.5 数码管显示 (4)1.4.6 键盘阵列 (5)1.4.7 独立矩形波信号源 (5)1.4.8 蜂鸣器 (6)第2章基础门电路及触发器 (8)2.1 实验一基本门电路 (8)2.1.1 实验目的 (8)2.1.2 实验内容 (8)2.1.3 实验原理及说明 (8)2.1.4 实验步骤 (8)2.1.5 参考程序及引脚分配 (9)2.2 实验二基本触发器 (10)2.2.1 实验目的 (10)2.2.2 实验内容 (10)2.2.3 实验原理及说明 (10)2.2.4 实验步骤 (10)2.2.5 参考程序及引脚分配 (11)2.3 实验三3-8译码器 (13)2.3.1 实验目的 (13)2.3.2 实验内容 (13)2.3.3 实验原理 (13)2.3.4 实验步骤 (13)2.3.5 参考程序及引脚分配 (14)2.4 实验四8—3编码器 (15)2.4.1 实验目的 (15)2.4.2 实验内容 (15)2.4.3 实验原理 (15)2.4.4 实验步骤 (15)2.4.5 参考程序及引脚分配 (16)2.5 实验五BCD八段显示译码器 (17)2.5.1 实验目的 (17)2.5.2 实验内容 (17)2.5.4 实验步骤 (17)2.5.5 参考程序及引脚分配 (17)2.6 实验六四选一数据选择器 (19)2.6.1 实验目的 (19)2.6.2 实验内容 (19)2.6.3 实验原理及说明 (19)2.6.4 实验步骤 (19)2.6.5 实验参考程序及引脚分配: (20)2.7 实验七数值比较器 (21)2.7.1 实验目的 (21)2.7.2 实验内容 (21)2.7.3 实验原理及说明 (21)2.7.4 实验步骤 (21)2.7.5 参考程序及引脚分配 (22)2.8 实验八4位二进制加法器 (23)2.8.1 实验目的 (23)2.8.2 实验内容 (23)2.8.3 实验原理及说明 (23)2.8.4 实验步骤 (24)2.8.5 参考程序及引脚分配 (24)2.9 实验九4位二进制乘法器 (26)2.9.1 实验目的 (26)2.9.2 实验内容 (26)2.9.3 实验原理及说明 (26)2.9.4 实验步骤 (27)2.9.5 参考程序及引脚分配 (27)第3章逻辑电路 (31)3.1 实验十移位寄存器 (31)3.1.1 实验目的 (31)3.1.2 实验内容 (31)3.1.3 实验原理 (31)3.1.4 实验步骤 (31)3.1.5 参考程序及引脚分配 (31)3.2 实验十一串行并行转换 (33)3.2.1 实验目的 (33)3.2.2 实验内容 (33)3.2.3 实验原理及说明 (33)3.2.4 实验步骤 (34)3.2.5 参考程序及引脚分配 (34)3.3 实验十二单时钟同步可逆计数器 (35)3.3.1 实验目的 (35)3.3.2 实验内容 (35)3.3.3 实验原理及说明 (36)3.3.5 参考程序及引脚分配 (36)3.4 实验十三顺序脉冲发生及其检测 (38)3.4.1 实验目的 (38)3.4.2 实验内容 (38)3.4.3 实验原理及说明 (38)3.4.4 实验步骤 (39)3.4.5 参考程序及引脚分配 (39)3.5 实验十四按键数码管循环左移显示 (41)3.5.1 实验目的 (41)3.5.2 实验内容 (41)3.5.3 实验原理 (41)3.5.4 实验步骤 (42)3.5.5 参考程序和引脚分配 (42)3.6 实验十五电子时钟 (45)3.6.1 实验目的 (45)3.6.2 实验内容 (45)3.6.3 实验原理 (46)3.6.4 实验步骤 (46)3.6.5 参考程序及引脚分配 (46)3.7 实验十六按键控制 (52)3.7.1 实验目的 (52)3.7.2 实验内容 (52)3.7.3 实验原理 (52)3.7.4 实验步骤 (53)3.7.5 参考程序及引脚分配 (53)第4章FPGA综合应用 (60)4.1 实验十七数字密码锁 (60)4.1.1 实验目的 (60)4.1.2 实验内容 (60)4.1.3 实验原理 (60)4.1.4 实验步骤 (61)4.1.5 参考程序及引脚分配 (61)4.2 实验十八智力抢答器 (66)4.2.1 实验目的 (66)4.2.2 实验内容 (66)4.2.3 实验原理及说明 (66)4.2.4 实验步骤 (67)4.2.5 参考程序及引脚分配 (68)4.3 实验十九自动售货机 (74)4.3.1 实验目的 (74)4.3.2 实验内容 (74)4.3.3 实验原理 (74)4.3.4 实验步骤 (75)4.3.5 参考程序和引脚分配 (75)4.4 实验二十数字频率计 (80)4.4.1 实验目的 (80)4.4.2 实验内容 (80)4.4.3 实验原理 (80)4.4.4 实验步骤 (81)4.4.5 参考程序及引脚分配 (81)第1章 FPGA系统1.1系统简介FPGA系统教学开发平台采用国际著名可编程逻辑器件公司Altera 的Cyclone系列5万门芯片为核心,整个平台采用模块化设计,各种模块可以自由组合,同时提供丰富的扩展接口,非常适合于FPGA初学者。
实验一组合逻辑3-8译码器的设计 .................... 错误!未定义书签。
实验二基于FPGA的数字钟的设计 ................... 错误!未定义书签。
实验三基于NIOS的交通灯实验 .......................... 错误!未定义书签。
实验四静态图像显示 ............................................. 错误!未定义书签。
实验一组合逻辑3-8译码器的设计一、实验目的:1、通过3-8译码器的设计,让学生掌握组合逻辑电路的设计方法。
2、掌握组合逻辑电路的静态测试方法。
3、初步了解可编程器件设计的全过程。
二、实验步骤:1、打开QuartusII软件。
2、选择路径。
选择File/New Project Wizard,指定工作目录,指定工程和顶层设计实体称;注意:工作目录名不能有中文。
3、添加设计文件。
将设计文件加入工程中。
单击“Next”,如果有已经建立好的VHDL 或者原理图等文件可以在File name中选择路径然后添加,或者选择Add All添加所有可以添加的设计文件(.VHDL ,.Verilog原理图等)。
如果没有直接点击“Next”,等建立好工程后再添加也可,这里我们暂不添加。
4、选择FPGA器件。
Family选择Cyclone II,Available device选EP2C35F484C8,Packge选择Any,Pin Count 选择484,Speed grade选择Any;点击“Next”。
5、选择外部综合器、仿真器和时序分析器。
Quartus II支持外部工具,可通过选中来指定工具的路径。
这里我们不做选择,默认使用Quartus II自带的工具。
6、结束设置。
单击“Next”,弹出“工程设置统计”窗口,上面列出了工程的相关设置情况。
最后单击“Finish”,结束工程设置。
7、建立原理图文件。
《FPGA设计与应用》实验指导书熊利祥编武汉理工大学华夏学院2011年9月前言一、实验课目的数字电路与系统设计实验课是电子工程类专业教学中重要的实践环节,包括了ISE开发环境基本操作及FPGA的基本原理、基带传输系统的设计、Uart串口控制器电路的设计、PS/2接口的设计、VGA显示接口设计。
要求学生通过实验学会正确使用EDA技术,掌握FPGA器件的开发,熟练使用ISE开发环境,掌握Verilog语言的编程,掌握数字电路和系统的设计。
通过实验,使学生加深对课堂专业教学内容的理解,培养学生理论联系实际的能力,实事求是,严谨的科学作风,使学生通过实验结果,利用所学的理论去分析研究EDA技术。
培养学生使用Basys 2开发板的能力以及运用实验方法解决实际问题的能力。
二、实验要求:1.课前预习①认真阅读实验指导书,了解实验内容;②认真阅读有关实验的理论知识;③读懂程序代码。
2.实验过程①按时到达实验室;②认真听取老师对实验内容及实验要求的讲解;③认真进行实验的每一步,观察程序代码与仿真结果是否相符;④将实验过程中程序代码和仿真结果提交给老师审查;⑤做完实验后,整理实验设备,关闭实验开发板电源、电脑电源后方可离开。
3.实验报告①按要求认真填写实验报告书;②认真分析实验结果;③按时将实验报告交给老师批阅。
三、实验学生守则1.保持室内整洁,不准随地吐痰、不准乱丢杂物、不准大声喧哗、不准吸烟、不准吃东西;2.爱护公务,不得在实验桌及墙壁上书写刻画,不得擅自删除电脑里面的文件;3.安全用电,严禁触及任何带电体的裸露部分,严禁带电接线和拆线;4.任何规章或不按老师要求操作造成仪器设备损坏须论价赔偿。
目录实验一Uart通用串口接口的设计 (4)实验二PS/2接口的设计 (28)实验三VGA显示接口设计 (30)附录一 basys 2开发板资料 (36)实验一 Uart串口控制接口电路的设计一、实验目的1.掌握分频模块的设计方法。
FPGA实验指导书刘敬猛编北京航空航天大学电工电子中心2009年10月前言现场可编程门门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)的出现是超大规模集成电路(VLSI)技术和计算机辅助设计(CAD)技术发展的结果。
FPGA器件集成度高、体积小,具有通过用户编程实现专门应用的功能。
它也许电路设计者利用基于计算机的开发平台,经过设计输入、仿真、测试和校验,直到达到预期的结果。
使用FPGA器件可以将原来的电路板级产品集成为芯片级产品,从而降低了功耗,提高了可靠性,同时还可以很方便地对设计进行在线修改。
FPGA器件成为研制开发的理想器件,特别适合于产品的样机开发和小批量生产,因此有时人们也把FPGA称为可编程的ASIC。
本书的作者在工程实践和科学研究中深切感受到FPGA技术是数字电路设计的利器,从中受益颇深。
Cyclone FPGA是目前ASIC应用的低成本替代方案。
作为系统设计人员,您面临很多挑战,包括越来越大的成本压力和越来越复杂的设计,新出现的标准,以及越来越短的设计周期等。
ASIC 开发涉及到大量的工程资源,设计仿真和验证,需要进行多次重制。
利用其系统级集成功能,Cyclone FPGA系列避免了ASIC昂贵的NRE负担,降低了订购量和产品推迟带来的风险。
采用Cyclone FPGA系列,您的大批量应用现在可以采用价格相当的可编程解决方案(与ASIC相比)。
新的市场发展趋势,例如世界标准、平台融合、交互性以及技术改进等,不断推动了对高性价比方案的需求。
Cyclone系列FPGA的价格和功能满足了市场对创新的需求,通过产品迅速面市来确定领先优势。
消费类、通信、计算机外设、工业和汽车等低成本大批量应用市场都可以使用Cyclone FPGA。
Cyclone器件的性能足以和业界最快的FPGA进行竞争。
Cyclone FPGA综合考虑了逻辑、存储器、锁相环(PLL)和高级I/O接口,是价格敏感应用的最佳选择。
数字电子技术基础与FPGA实验指导书前言FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写,即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。
它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(Logic Cell Array)这样一个新概念,内部包括可配置逻辑模块CLB(Configurable Logic Block)、输出输入模块IOB(Input Output Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。
FPGA的基本特点主要有:1)采用FPGA设计ASIC电路,用户不需要投片生产,就能得到合用的芯片。
2)FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。
3)FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚。
4)FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。
5)FPGA采用高速CHMOS工艺,功耗低,可以与CMOS、TTL电平兼容。
可以说,FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。
目前FPGA的品种很多,有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA 公司的FIEX系列等,本实验平台选用了ALTERA公司Cyclone II系列芯片FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的,因此,工作时需要对片内的RAM进行编程。
用户可以根据不同的配置模式,采用不同的编程方式。
加电时,FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中,配置完成后,FPGA进入工作状态。
掉电后,FPGA恢复成白片,内部逻辑关系消失,因此,FPGA能够反复使用。
FPGA的编程无须专用的FPGA编程器,只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。
当需要修改FPGA功能时,只需换一片EPROM 即可。
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2、操作过程中应防止静电。
3、保持实验箱和电路板的表面清洁。
4、小心轻放,避免不必要的硬件损伤或者人身受伤。
实验箱简介篇二:FPGA实验指导书-XungerEDA基础实验分册科技有限公司前言近十年由于超大规模集成电路和软件技术的快速发展,使数字系统集成到一片集成电路内成为可能,Altera、Xilinx、AMD等公司都推出了非常好的CPLD和FPGA产品,并为这些产品的设计配备了设计、下载软件,这些软件除了支持图形方式设计数字系统外,还支持设计多种数字系统的设计语言,使数字系统设计起来更加容易。
在小规模数字集成电路就要淘汰的今天,作为一个电子技术工程技术人员不懂VHDL语言和CPLD、FPGA器件设计就象在计算机时代不会使用计算机一样可怕。
本实验指导书的目的就是帮助读者学会设计数字系统,并熟悉Altera公司产品和软件QUARTUSⅡ及其它相关软件的使用。
本实验指导书的实验内容从简单的组合电路的设计到复杂的数字系统的设计,详细的介绍了系统的设计方法和软件的各种操作。
读者可以通过这本实验指导书设计自己的数字电路。
本实验指导书选编了有代表性的实验近三十多个,分为基础实验、按口实验、综合应用实验。
实验内容从简单到复杂,使使用者能够很快的入手,同时本实验指导书还可以作为电子技术的加深课程或作为电子技术工程师参考用书。
本实验指导书配合DE1-SOC实验开发系统系列产品使用。
如果用户有什么修改建议欢迎和我们联系:E-mail:765880165@ QQ:765880165 由于时间仓促,资料缺乏,有错误之处请读者谅解。