当前位置：文档之家 › 北航电气技术实践FPGA报告

北航电气技术实践FPGA报告

  • 格式：docx
  • 大小：1.68 MB
  • 文档页数：16

FPGA实验报告 141717 一、实验目的 1、熟悉使用可编程逻辑器件--Altera 公司FPGA Cyclone ш 系列EP3C55F 2、熟悉使用硬件描述语言--VHDL 3、熟悉FPGA集成环境--Altera公司FPGA Quartusǁ 9或10开发流程 4、熟悉并掌握核心目标系统板与接口电路等工作原理及功能模块绑定新信息 5、熟悉并掌握下载线方式和下载文件的选择 二、实验要求 1、学习并掌握文本编辑、图形编辑等输入和时序、功能仿真方法。 2、学习并掌握门电路、组合电路、时序电路等单一模块功能。 3、学习并设计各种不同状态机逻辑功能的电路。 4、学习并设计有单一模块--较多功能模板集成--系统集成的方法。 5、学习并将系统及成功逐一拆分成一个个子功能模块的方法。 6、学习并选择多种模式显示（发光二极管显示、七段数码管--动态扫描或静态扫描显示、LED点阵显示各种字符和图形或静止或移动等方式、LCD字符液晶显示各种字符和图形或静止或移动、TFT-LCD触摸液晶屏显示各种信息等方式）。 7、根据自己的兴趣和愿望，可从给定的实验题目中选取或自己设定功能题目。 8、同组实验者应轮流操作实例实验流程，并实施源程序编写、编译、调试、下载程序和验证实验结果实践环节。 9、利用元件例化语句调用，至少涉及一个有内容、功能较复杂稍大的主、子程序综合应用例程。 10、实验数目不仅要求有简单、一般设计验证、综合、提高等不同层次（难度）功能内容，关键是看质量。 三、实验设备 1、可编程逻辑EDA/SOPC实验箱一台。 2、计算机及开发软件Quartusǁ 一台套。 四、实验内容 1、按指导书7.6集成开发环境使用章节操作顺序实现文本编程实例1和图形编程实例2全过程。 2、分析并运行指导书5.2综合实例，掌握其编程技巧和输入及输出显示方法。 3、任选门电路、组合电路、时序电路实验各完成一个其逻辑功能，其实现方案自拟定。在运行FPGA目标器件输入和输出引脚绑定时，输入引脚可绑定高/低电平、单脉冲、各种分频连续脉冲等多种信号，输出引脚可绑定发光二极管、七段数码管、LED点阵等显示模式。如玉门、或门、非门、或非门、异或门、三态门、单向总线缓冲器、双向总线缓冲器、编码器（8-3编码器或优先编码器）、译码器（3-8译码器、BCD-7段显示译码器）、数据选择器（4-1 、8-1）、数据分配器、数值比较器（A,B）、加法器（半加器、全加器、4位全加器）、减法器（半减器、全减器、4位全减器）、RS触发器、JK触发器、D触发器、T触发器、同步计数器、异步计数器、减法计数器、可逆计数器、可变模计数器（无置数端、有置数端）、寄存器、锁存器、移位寄存器、顺序脉冲发生器、序列信号发生器、分频器、格雷码计数器、只读存储器（ROM）、随机存储器（RAM）、堆栈、FIFO。 4、在完成一位十进制计数器的基础上，可增加完成两或三等多位十进制计数器逻辑功能并用多位七段数码管来显示。也可完成8位十进制数字频率计，被测时钟来自外部引针组“CLK_DIV”,有复位、启动等功能。 5、根据状态机工作特点，设计一个你认为有一定功能效果的例程。如步进电机双向双拍、6位密码电子顺序锁、A/D转换器控制等。也可完成多人抢答器、彩灯控制、交通信号灯控制。 6、利用4x4键盘电路，设计一个按下键（如“F”）并用七段数码管或LED点阵对应显示的键字符信息（显示“F”字符）。扩展是否能显示多位字符信息，如计算显示结果功能（计算器）。 7、用LED点阵显示任意字符、图形等信息。 8、用元件例化语句调用方式，设计一个具有一定功能的例程。如模拟控制电梯上、下、停止、显示楼层等功能。 9、用LCD液晶屏显示任意字符、图形等信息。 五、实验代码 此处只附综合性实验的代码，其余代码参照实验指导书。 ① 4x4键盘电路 此程序实现按下键盘上一个键（如“F”）并用七段数码管显示对应键的字符信息（如显示“F”字样）的功能。 LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.ALL; USE ieee.std_logic_unsigned.ALL; USE ieee.std_logic_arith.all; entity cn7 is port (clk:in std_logic; start:in std_logic; KBCol:in std_logic_vector(3 downto 0); KBRow:out std_logic_vector(3 downto 0); seg7:out std_logic_vector(6 downto 0); scan:out std_logic_vector(7 downto 0)); end; architecture bev of cn7 is signal count:std_logic_vector(1 downto 0); signal sta:std_logic_vector(1 downto 0); begin scan<="11111110"; a: process(clk) begin if clk'event and clk='1'then count<=count+1; end if; end process a; b: process(clk) begin if(clk'event and clk='1')then case count(1 downto 0)is when "00"=>KBRow<="0111"; sta<="00"; when "01"=>KBRow<="1011"; sta<="00"; when "10"=>KBRow<="1101"; sta<="00"; when "11"=>KBRow<="1110"; sta<="00"; when others=>KBRow<="1111"; end case; end if; end process b; c: process(clk,start) begin if start='0'then seg7<="0000000"; elsif(clk'event and clk='1')then case sta is when "00"=> case KBCol is when "1110"=>seg7<="1001110"; when "1101"=>seg7<="0111101"; when "1011"=>seg7<="1001111"; when "0111"=>seg7<="1000111"; when others=>seg7<="0000000"; end case; when "01"=> case KBCol is when "1110"=>seg7<="1111111"; when "1101"=>seg7<="1110011"; when "1011"=>seg7<="1110111"; when "0111"=>seg7<="1011011"; when others=>seg7<="0000000"; end case; when "10"=> case KBCol is when "1110"=>seg7<="0110011"; when "1101"=>seg7<="1011011"; when "1011"=>seg7<="1011111"; when "0111"=>seg7<="1110000"; when others=>seg7<="0000000"; end case; when "11"=> case KBCol is when "1110"=>seg7<="1111110"; when "1101"=>seg7<="0110000"; when "1011"=>seg7<="1101101"; when "0111"=>seg7<="1111001"; when others=>seg7<="0000000"; end case; when others=>seg7<="0000000"; end case; end if; end process c; end bev; ② LED显示 程序实现了16x16ＬＥＤ点阵滚动显示字样“大辣条怪”。 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity lt is port(enable,clk:in std_logic; sel:out std_logic_vector(3 downto 0); h0,h8:out std_logic_vector(7 downto 0)); end lt; architecture count of lt is signal lie:std_logic_vector(3 downto 0); signal next1: std_logic_vector(1 downto 0); begin a1:process(clk,enable) begin

合集下载

fpga 实验报告

fpga 实验报告

fpga 实验报告FPGA实验报告引言：FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，广泛应用于数字电路设计和嵌入式系统开发中。

本实验报告旨在介绍FPGA的基本原理、应用领域以及实验过程和结果。

一、FPGA的基本原理FPGA由可编程逻辑单元（PLU）和可编程互连资源（ICR）组成。

PLU是FPGA 的核心，由逻辑门、寄存器和查找表等组成，通过编程可以实现不同的功能。

ICR用于连接PLU之间的信号线，实现不同模块之间的通信。

FPGA的可编程性使其具有灵活性和可重构性，适用于多种应用场景。

二、FPGA的应用领域1. 数字电路设计：FPGA可以实现各种数字电路，如逻辑门、加法器、乘法器等。

其可重构性使得电路设计师可以在硬件开发过程中进行快速迭代和调试，提高开发效率。

2. 通信系统：FPGA广泛应用于通信系统中的信号处理和协议转换等功能。

通过编程实现不同的通信协议，提高系统的兼容性和灵活性。

3. 图像处理：FPGA在图像处理领域有着广泛的应用。

通过并行计算的能力，可以实现实时图像处理和图像增强等功能，提高处理速度和效果。

4. 汽车电子：FPGA在汽车电子领域的应用越来越广泛。

例如，用于驾驶辅助系统、车载娱乐系统和车身控制等方面，提高汽车的安全性和性能。

三、实验过程和结果本次实验旨在设计一个简单的数字电路，并在FPGA上实现。

首先，我们使用HDL（Hardware Description Language）编写了一个4位二进制加法器的逻辑电路描述。

然后，使用FPGA开发工具将逻辑电路描述烧录到FPGA芯片中。

在实际操作中，我们按照实验指导书的步骤进行了硬件连线和编程配置。

通过FPGA开发工具提供的仿真功能，我们验证了逻辑电路的正确性。

在实际测试中，我们输入了两个4位的二进制数，并观察了输出结果。

实验结果表明，FPGA成功实现了4位二进制加法器的功能。

四、实验总结通过本次实验，我们深入了解了FPGA的基本原理和应用领域。

fpga实训报告

fpga实训报告

fpga实训报告引言随着技术的不断发展，电子行业也在迅速进步。

作为电子产品领域的重要组成部分，FPGA（Field Programmable Gate Array）即现场可编程门阵列技术）在近年来受到越来越多的重视。

本文将分享我参与的一次FPGA实训项目的经验和体会。

一、FPGA的基本概念FPGA是一种集成电路芯片，它通过可编程逻辑门阵列构成的，能够实现电路的数字逻辑功能。

与传统的ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）相比，FPGA具有可编程的优势，能够根据需要进行重新编程，具备更高的灵活性和可塑性。

二、实训项目背景本次实训项目是一个基于FPGA的数字信号处理系统设计。

我们小组的任务是设计一个音频信号处理系统，能够实现音频的输入、处理和输出等功能。

这个项目旨在让我们熟悉FPGA开发流程和工具，并锻炼我们的团队协作能力和解决问题的能力。

三、项目过程1.需求分析在开始项目之前，我们首先进行了需求分析。

我们确定了音频输入输出的格式要求，处理功能的要求，以及系统的性能指标。

这一步对于项目的成功实施非常关键，只有明确需求，才能确保后续的设计和开发效果。

2.系统设计在需求分析的基础上，我们开始进行系统设计。

我们首先进行模块拆分，将系统划分为音频输入模块、音频处理模块和音频输出模块。

然后，我们根据每个模块的功能设计相应的电路和逻辑。

3.软件仿真设计好电路和逻辑后，我们使用FPGA开发工具进行软件仿真。

通过仿真，我们可以验证设计的正确性和稳定性。

当发现问题时，我们及时进行修改和优化，直到达到预期的效果。

4.物理综合在软件仿真通过后，我们进行物理综合。

这一步骤将我们的设计映射到实际的硬件资源上，包括将逻辑电路映射到LUT（Lookup Table）、将时序电路映射到寄存器等。

物理综合过程中，我们需要考虑到硬件资源的利用率和系统的性能要求。

5.实际实现完成物理综合后，我们开始进行实际的系统实现。

fpga实验报告

fpga实验报告

fpga实验报告FPGA实验报告引言随着科技的发展和计算机应用的广泛应用，人们对于计算机硬件的需求也越来越高。

在这个背景下，FPGA（Field Programmable Gate Array）作为一种可编程逻辑器件，被广泛应用于数字电路设计和嵌入式系统开发。

本篇文章将就FPGA的基本原理、实验设计和实验结果进行探讨。

一、FPGA的基本原理FPGA是一种可编程逻辑器件，它由一系列可编程逻辑单元（PLU）和可编程互连资源（PIM）组成。

PLU可以根据用户的需求进行编程，实现不同的逻辑功能。

PIM则用于连接不同的PLU，构成用户所需的电路结构。

FPGA的可编程性使得它能够根据不同的应用需求进行灵活的配置和重构，具有很高的可扩展性和适应性。

二、FPGA实验设计在FPGA实验设计中，我们通常需要进行电路设计、编程和仿真等步骤。

1. 电路设计FPGA实验中的电路设计是实验的核心环节。

我们需要根据实验要求，设计出符合要求的逻辑电路。

在设计过程中，我们可以使用硬件描述语言（HDL）如Verilog或VHDL来描述电路结构和功能。

通过对电路进行分析和优化，我们可以得到满足实验要求的电路设计。

2. 编程在电路设计完成后，我们需要将电路设计转化为FPGA可识别的编程文件。

这一步骤通常使用专门的软件工具来完成，如Xilinx ISE或Quartus II。

通过这些软件工具，我们可以将电路设计转化为FPGA可执行的bit文件。

3. 仿真在将编程文件下载到FPGA之前，我们通常需要进行仿真验证。

通过仿真，我们可以验证电路设计的正确性和性能。

仿真可以帮助我们发现潜在的问题和错误，从而提前解决，确保实验的顺利进行。

三、FPGA实验结果在实验过程中，我们通过将编程文件下载到FPGA上，使其实现我们设计的逻辑电路。

通过实验，我们可以获得电路的输出结果，并对其进行验证和分析。

1. 输出验证通过与设计预期结果进行比对，我们可以验证电路的输出是否符合预期。

FPGA实验报告

FPGA实验报告

FPGA实验报告一、实验目的本次FPGA实验目的是通过使用FPGA开发板，了解FPGA的基本原理和应用，培养学生对数字电路设计的基本能力。

二、实验原理FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑芯片，通过在芯片中加入多个查找表、可编程互连和触发器等基本模块，使得用户可以根据实际需求程序设计芯片的逻辑功能和互连关系。

FPGA的主要优点是能快速更新设计并且重配置灵活，而且速度快、功耗低。

本次实验我们使用的FPGA开发板是Xilinx Spartan-6系列，采用的开发环境是Xilinx ISE Design Suite。

三、实验内容1.实验用到的器件及端口我们使用的FPGA开发板上有多个输入输出端口，如LED灯、开关、按键等。

其中LED灯作为输出端口，开关和按键作为输入端口。

实验中，我们通过控制开关的状态，来控制LED灯的亮与灭。

2.设计电路我们的实验电路主要由一个FPGA芯片、多个LED灯、多个开关和按键等组成。

具体设计如下：（插入电路图）3.编写代码我们使用Verilog语言来描述逻辑电路的功能，并将其编写成代码。

代码示例如下：module led_controllerinput wire CLK,input wire [3:0] SWITCH,output reg [7:0] LEDcase(SWITCH)endcaseendendmodule4.烧录代码通过Xilinx ISE Design Suite的工具链，将上述代码综合、实现、生成比特文件。

然后通过JTAG接口将比特文件烧录到FPGA芯片中。

5.实验结果实验结果是通过观察LED灯的亮灭情况来验证代码的正确性。

根据开关的不同状态，LED灯的亮灭也不同。

四、实验总结通过本次实验，我们深入了解了FPGA的基本原理和应用，并且使用了Xilinx Spartan-6系列的开发板完成了LED控制的实验。

通过观察LED灯的亮灭情况，验证了我们编写的代码的正确性。