用可编程逻辑器件进行组合电路设计时的延时分析
可编程逻辑器件实验报告
可编程逻辑器件实验报告可编程逻辑器件实验报告一、引言可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，简称PLD）是一种集成电路器件，它具有可编程的逻辑功能。
PLD的出现极大地推动了数字电路设计的发展，使得设计师能够更加灵活地实现各种复杂的逻辑功能。
本实验旨在通过对PLD的实际应用，加深对其原理和工作方式的理解。
二、实验目的1. 理解PLD的基本原理和工作方式；2. 学会使用PLD进行逻辑电路设计；3. 掌握PLD编程工具的使用方法。
三、实验装置与材料1. PLD芯片：采用Xilinx系列XC9500；2. 开发板：配备了适配XC9500芯片的开发板；3. 逻辑分析仪：用于对PLD工作过程进行实时观测。
四、实验步骤1. 准备工作：a. 将PLD芯片插入开发板的插槽中，并确保插入正确；b. 连接逻辑分析仪与开发板，以便实时观测PLD的工作过程；c. 打开PLD编程工具，准备进行逻辑电路设计。
2. 逻辑电路设计：a. 根据实验要求，确定需要设计的逻辑电路功能；b. 在PLD编程工具中创建新的工程，并选择适合的PLD芯片型号；c. 使用工具提供的逻辑图绘制功能，设计出所需的逻辑电路；d. 对设计好的逻辑电路进行仿真验证，确保功能正确。
3. 编程与下载：a. 将设计好的逻辑电路与PLD芯片进行绑定；b. 进行编程操作，生成逻辑电路的配置文件；c. 将配置文件下载到PLD芯片中，使其能够按照设计的逻辑功能进行工作。
4. 实验验证：a. 将开发板接通电源，观察PLD芯片的工作状态；b. 使用逻辑分析仪对PLD的输入输出信号进行实时观测；c. 对比实验设计的逻辑功能和实际观测到的结果，验证PLD的正确性。
五、实验结果与分析通过实验验证，我们成功设计出了一个简单的逻辑电路，并将其下载到PLD芯片中。
在实际观测中，我们发现PLD能够准确地根据输入信号产生相应的输出信号，实现了预期的逻辑功能。
这充分证明了PLD的可编程性和灵活性。
可编程逻辑电路设计实验
可编程逻辑电路设计实验一、实验目的1.理解可编程逻辑器件（如FPGA）的原理和工作方式；2.掌握VHDL语言的基本语法和编程方法；3.学习使用开发工具进行电路设计和仿真；4.熟悉设计流程，培养实践操作能力。
二、实验原理1.可编程逻辑器件原理可编程逻辑器件（FPGA）是一种可重构的数字电路，可以通过编程方式配置其内部电路，实现各种逻辑功能。
FPGA由可编程逻辑单元（PLU）、输入输出模块和配置存储器组成，其中PLU是FPGA的核心部分，由一系列可编程查找表（LUT）组成，LUT可以存储逻辑功能和状态信息。
2.VHDL语言简介VHDL（VHSIC Hardware Description Language）是一种用于描述数字电路的硬件描述语言，它允许工程师用一种类似于C语言的描述方法来开发和测试电路。
VHDL可以描述电路的结构、行为和时序特性，具有很强的可移植性和灵活性。
三、实验环境和工具1. 实验环境：Windows操作系统；2. 开发工具：Xilinx ISE Design Suite。
四、实验内容本次实验中，我们要设计一个简单的计数器电路，并通过FPGA进行仿真验证。
计数器电路的原理如下：1.通过按键输入信号，控制计数器的工作方式：上升沿触发或下降沿触发；2.计数器可以进行增计或减计，最大计数值为7；3.计数器的输出结果通过LED灯显示出来。
五、实验步骤1. 在Xilinx ISE Design Suite中创建新工程，并设置工程的基本参数，如工程名称和目标设备；2.在ISE中创建新的源文件，并编写VHDL代码来描述计数器电路的结构、行为和时序；3. 对VHDL代码进行综合、布局和路由，生成对应的bit文件；5.在FPGA板上调试和测试设计的电路。
六、实验结果与分析经过实验，我们成功设计了一个简单的计数器电路，并通过FPGA进行了仿真验证。
通过按键控制，我们可以观察LED灯随着计数器的计数进行增亮或减弱的变化。
可编程逻辑器件实验报告
一、实验目的通过本次实验，使学生掌握可编程逻辑器件（FPGA）的基本原理和操作方法，了解其结构特点和应用领域。
通过实验，培养学生动手实践能力和创新意识，提高学生运用FPGA进行数字系统设计和验证的能力。
二、实验原理可编程逻辑器件（FPGA）是一种高度集成的数字电路，具有可编程性、可扩展性和可重用性。
FPGA主要由可编程逻辑单元、可编程互连资源、时钟管理单元、I/O单元等组成。
通过编程，用户可以根据自己的需求定制FPGA内部逻辑结构，实现各种数字电路功能。
FPGA编程通常采用硬件描述语言（HDL），如VHDL或Verilog。
HDL描述了电路的功能和结构，通过编译和综合，生成FPGA内部的逻辑资源分配和互连关系。
实验中，我们将使用Quartus II软件进行FPGA编程和仿真。
三、实验内容1. FPGA基础操作（1）安装Quartus II软件，熟悉软件界面和基本操作。
（2）搭建FPGA实验平台，包括FPGA开发板、电源、连接线等。
（3）将FPGA开发板连接到计算机，进行硬件初始化和配置。
2. FPGA编程（1）使用VHDL或Verilog语言编写实验程序，实现简单的数字电路功能，如全加器、编码器、译码器等。
（2）将编写好的程序导入Quartus II软件，进行编译和综合。
（3）观察编译报告，检查程序语法错误和资源占用情况。
（4）进行仿真，验证程序功能是否正确。
3. FPGA下载与验证（1）将编译后的程序下载到FPGA芯片中。
（2）使用示波器或逻辑分析仪等工具，观察FPGA输出的波形，验证程序功能。
（3）根据实验要求，修改程序参数，优化电路性能。
四、实验步骤1. 搭建实验平台（1）将FPGA开发板连接到计算机，确保所有连接线正确。
（2）检查电源电压，确保FPGA芯片供电正常。
2. 编写程序（1）打开Quartus II软件，创建新工程。
（2）选择合适的HDL语言，编写实验程序。
（3）保存程序，并添加到工程中。
可编程延时电路的设计
可编程延时电路的设计摘要：本文设计了一个基于ATmega8515L单片机的可编程延时电路，实现了延时启动电路的功能。
主要论述了可编程延时电路的原理及其软硬件设计，设计工作分别为：理论探讨，原理分析，设计出总体方案；具体硬件电路与软件设计以实现延时；调试程序，检查硬件电路。
利用Visual Basic6.0设计一个人机界面，该界面实现了延时时问数据下载、读取、确定功能。
整个单片机程序的仿真是在A VR Studio4的环境下进行。
通信口选择的是SPI （Peripheral Serial Interface）。
本设计主要的优点是功耗低，电路简单，可移植。
本设计完成了任务书中的要求，实现了可编程延时电路的设计。
关键词：可编程延时，ATmega8515L，单片机，SPIProgrammable Delay Circuit DesignAbstract：This dissertation describes a programmable delay circuit based on ATmega8515L of Atmel's microcontroller，which can delay the circuits start. This paper analyses the principle of programmable delay circuit and conceives the hardware and the software's design. This article have three parts: firstly，its discussing theory and demonstrating principies,，here we bring forward the overall design of programmable delay circuit；secondly，the delay can be achieved by designing the hardware circuit and software；at last，it prove decisive to the whole work that the program is debugged andthat the hardware circuit is checked.Tapped the Visual Basic6.0，the project includes a man-machine interface，which brings out functions of a PC that is to control the delay data．The program of Microcontroller is debugged in the environment of A VR Studio4．The PC communicate the data with microcontroller via the SPI(Peripheral Serial Interface).The main advantage of this design is very low power consumption and the circuit is so simple that it can be transplanted to other circuit．The requirements of the task is completed and the design is very the programmable delay circuit which we need．Key words: programmable delay，ATmega8515L ofAtmel's microcontroller，SPI1 绪论1.1引言在自动控制中，有时为了使被控对象在规定的某段时间里工作或者使下一个操作指令在适当的时候发出，往往需要使用延时电路。
2014年PLD习题集(含参考答案)数字系统设计
第1章习题1.1 名词解释PROM CPLD FPGA ASICJTAG边界扫描FPGA/CPLD编程与配置逻辑综合PAL EDA GAL IP-CORE ISP ASIC RTL FPGA SOPC CPLDIP-CORE SOC和SOPC EDA/CAD1.2 现代EDA技术的特点有哪些？采用HDL描述、自顶向下、开放标准、具有完备设计库1.3 什么是Top-down设计方式？（P4）1.4 数字系统的实现方式有哪些？各有什么优缺点？74LS系列/4000系列常规逻辑门设计:设计难度大、调试复杂采用CPLD/FPGA等可编程器件来设计：用HDL描述、设计难度小、调试仿真方便，开发费用低，但单位成本较高，适合小批量应用专用集成电路设计：设计掩模成本高，适合大批量应用1.5什么是IP复用技术？IP核对EDA技术的应用和发展有什么意义？（P5）IP可重复使用的一种功能设计，可节省设计时间、缩短开发周期，避免重复劳动为大规模SOC设计提供开发基础、和开发平台。
1.6 用硬件描述语言设计数字电路有什么优势？优势：可进行行为级、RTL级、门级多层面对电路进行描述、可功能仿真时序分析，与工艺无关。
1.8 基于FPGA/CPLD的数字系统设计流程包括哪些步骤？（P8 图1.7）1.9 什么是综合？常用的综合工具有哪些？HDL→RTL→门级→网表的描述转换过程ALTERA:MAX-PLUSII，Quartus, Xilinx:ISE , Lattice: ispLERVER1.10 功能仿真与时序仿真有什么区别？功能仿真不考虑器件延时，而时序分析必须考虑在不同器件中的物理信号的延时1.11 数字逻辑设计描述分哪几个层级，各有什么特点。
1.12、为何任意组合逻辑电路可用通用的与阵列、或阵列组合来实现。
可表示为布尔代数方程，由乘积项的和表示1.13 FPGA与CPLD在实现方式或内部结构上的主要区别查表、与或阵列1.14 VerilogHDL与计算机程序设计语言主要区别（描述并行电路行为或结构、描述的串行指令流）1.15 简述“逻辑综合”功能作用。
广工自动化学院--数电实验报告(题目：用可编程逻辑器件实现组合逻辑电路)
广东工业大学实验报告学院：自动化专业:电力系统自动化11级4班姓名：XXX 学号：XXXXXXXXX 实验日期：2013年5月14日实验地点：实二212实验题目：用可编程逻辑器件实现组合逻辑电路一、实验目的1.熟悉译码器MUX等中规模数字集成电路的逻辑功能和使用方法；2.掌握组合逻辑电路的设计方法；3.了解数字可编程逻辑器件的应用设计；4.掌握Quartus Ⅱ软件的基本使用。
二、实验器材软件：Quartus Ⅱ硬件：DE-Ⅱ实验板三、实验原理1.3-8译码器原理：输入3位二进制代码表示的信息转换为8条数据线来表示的一种形式，用该信息表示的独立性和唯一性对功能电路作出恰当的选择，对应一条输出线上的高、低电平信号。
2.八选一MUX原理：通过地址输入端对数据输入端的组合形式（最小项）进行选择，选出一个数据到达数据输出端。
四、实验内容1.题目4.21 设计用3个开关控制一个电灯的逻辑电路，要求改变任何一个开关的状态都能控制电灯由亮变灭或者由灭变亮。
要求用3-8译码器来实现。
2.题目4.24 用8选五、设计及实验结果题目4.211.组合电路的设计：以A、B、C表示三个双位开关，并用0和1分别表示开关的两个状态。
以Y表示灯的状态，用1表示亮，用0表示灭。
设ABC=000时Y=0，从这个状态开始，单从真值表写出逻辑式：Y=A’B’C+A’BC’+AB’C’+ABC=(1,2,4,7)2.电路图：3.功能仿真：4.时序仿真：题目4.241.组合电路的设计：由功能表写出逻辑式Y=S1’S0’AB+S1’S0(A+B)+S1S0’(AB’+A’B)+S1S0A’将要求产生的函数式化为与数据选择器输出函数式完全对应的形式，得到74HC151的输入为A2=S1，A1=S0，A0=A，D0=D7=0 ，D1=D2=D4=B，D3=D6=1，D5=B’2.电路图：3.功能仿真：4.时序仿真：。
pld组合逻辑电路课程设计的意义及研究现状
PLD（可编程逻辑器件）组合逻辑电路课程设计，作为电子信息类专业中的重要课程之一，对于学生在掌握数字电路设计与仿真方法、提高综合素质等方面具有重要的意义。
本文将从PLD组合逻辑电路课程设计的意义和研究现状两个方面展开阐述。
一、意义1. 提升学生综合能力PLD组合逻辑电路课程设计是一个综合性很强的课程，学生需要综合应用所学的逻辑电路知识、Verilog硬件描述语言、设计思维等多方面知识，完成一个完整的数字电路设计与仿真，从而提升了学生的综合能力。
2. 培养学生实际动手能力在PLD组合逻辑电路课程设计中，学生需要通过实际的电路设计与仿真，进行实际的动手操作，培养了学生的实际动手能力，提高了学生的实际应用能力。
3. 培养学生解决问题的能力在PLD组合逻辑电路课程设计中，学生需要独立完成一个较为复杂的数字电路设计与仿真，因此学生需要具备较强的问题解决能力，培养了学生解决问题的能力。
4. 培养学生团队合作意识在PLD组合逻辑电路课程设计中，学生通常需要进行团队合作，共同完成一个比较复杂的项目，培养了学生的团队合作意识和能力。
二、研究现状1. 课程设置和教学模式现今，越来越多的高校将PLD组合逻辑电路课程设计列入电子信息类专业的必修课程，并且探索出了一些创新的教学模式，如采用项目驱动的教学模式、实践教学结合的教学模式等，为学生提供更好的学习环境。
2. 设计工具的更新与应用随着科技的发展，PLD组合逻辑电路设计所使用的设计工具也在不断更新，如Xilinx公司的Vivado设计套件、Altera公司的Quartus II 设计软件等，这些设计工具的不断更新与应用，为学生提供了更加便捷、高效的设计工具。
3. 应用领域的拓展PLD组合逻辑电路课程设计所学习到的知识和技能，不仅在学术研究中有着广泛的应用，而且在工程应用领域也有着重要的地位。
如在数字信号处理、通信系统、嵌入式系统等领域有着广泛的应用。
4. 研究热点和难点PLD组合逻辑电路课程设计中的Verilog硬件描述语言、FPGA设计技术、数字电路设计与仿真方法等一直是研究的热点和难点，如何更好地教学与研究这些内容，一直是学术界和工程界关注的焦点。
最新pld习题集(含参考答案)数字系统设计
p l d习题集(含参考答案)数字系统设计------------------------------------------作者xxxx------------------------------------------日期xxxx第1章习题1.１名词解释PRＯM ＣPＬD FPＧＡ ASIＣＪTAG边界扫描 FPＧA／ＣＰLD编程与配置逻辑综合PAL EDA GAL IP-CＯRE ＩＳP ASIC ＲTL FＰＧA SOＰC CＰLDIP—CORE SOC和SOPＣＥDA／CAD１.2 现代EDA技术的特点有哪些？采用HＤL描述、自顶向下、开放标准、具有完备设计库1.3 什么是Toｐ—ｄｏwｎ设计方式？（P４)1．4 数字系统的实现方式有哪些?各有什么优缺点?74LＳ系列/４00０系列常规逻辑门设计:设计难度大、调试复杂采用CPLD/FＰＧＡ等可编程器件来设计：用HＤL描述、设计难度小、调试仿真方便，开发费用低,但单位成本较高，适合小批量应用专用集成电路设计:设计掩模成本高，适合大批量应用1.5什么是ＩP复用技术？IＰ核对EDA技术的应用和发展有什么意义?（Ｐ5）ＩP可重复使用的一种功能设计，可节省设计时间、缩短开发周期,避免重复劳动为大规模SＯC设计提供开发基础、和开发平台。
１。
6 用硬件描述语言设计数字电路有什么优势?优势：可进行行为级、RTL级、门级多层面对电路进行描述、可功能仿真时序分析，与工艺无关.1．8 基于FＰGA/ＣPＬＤ的数字系统设计流程包括哪些步骤？（P8 图1。
7)1。
9 什么是综合？常用的综合工具有哪些?ＨDL RTL门级网表的描述转换过程AＬTEＲA:MAX—PLUSＩＩ，Ｑuaｒｔus, Xilinx：ISE ，Latｔiｃe： isｐLＥＲVER１．1０功能仿真与时序仿真有什么区别？功能仿真不考虑器件延时，而时序分析必须考虑在不同器件中的物理信号的延时1。
11 数字逻辑设计描述分哪几个层级,各有什么特点.1。
可编程逻辑器件器件原理及应用实验实验指导书
可编程逻辑器件器件原理及应用实验实验指导书辽东学院自编教材《可编程逻辑器件原理及应用实验》指导书李海成编（计算机科学与技术、电子信息工程专业用）姓名：学号：班级：信息技术学院2013年6月目录目录1实验一MAX+PLUS-II设计三八译码器3实验二半加器17实验三带进位输入的8位加法器20实验四数据比较器22实验五编码器26实验六组合逻辑电路的设计30实验七计数器34实验八触发器功能的模拟实现38实验一MAX+PLUS-II设计三八译码器实验类型：验证性实验课时： 2 指导教师：李海成时间：201 年月日课次：第节教学周次：第周实验分室：实验台号：实验员：说明：本书将以实验一为例详细介绍altera公司max+plusII10.0版本软件的基本应用，其它实验将不再赘述。
读者在通过本实验后将对max+plusII软件及CPLD/FPGA的设计与应用有一个比较完整的概念和思路。
此书因篇幅有限，仅仅介绍了max+plusII软件的最基本、最常用的一些基本功能，相信读者在熟练使用本软件以后，你定会发现该软件还有好多非常方便、快捷、灵活的设计技巧与开发功能。
由于编者能力有限，不详之处再所难免，我们希望得到你的指正与包含。
一、实验目的：1、通过一个简单的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：MaxplusII软件的基本操作与应用（一）设计输入：1、软件的启动：进入Altera软件包，打开MAX+plusII10.0软件,如图1-1所示。
图：1-12、启动File\New菜单，弹出设计输入选择窗口，如下图1-2所示。
或点击下图1-3主菜单中的空白图标，进入新建文件状态。
图：1-2图：1-33、选择GraphicEditorFile，单击ok按钮，打开原理图编辑器，进入原理图设计输入电路编辑状态，如下图1-4所示：图：1-44、设计的输入1）放置一个器件在原理图上a．在原理图的空白处双击鼠标左键，出现窗口如图2-2；也可单击鼠标右键，出现窗口如图2-1，选择“Entersymbol..”,出现窗口如图2-2，进入器件选择输入窗口。
pld组合逻辑电路设计任务和要求
pld组合逻辑电路设计任务和要求一、输入和输出逻辑定义在组合逻辑电路设计中，首先需要明确输入和输出的逻辑定义。
输入信号通常由开关、传感器或其他输入设备提供，输出信号则用于驱动后续电路或执行特定的操作。
在设计过程中，需要确定输入和输出信号的数量、类型（如高电平有效、低电平有效）以及它们之间的逻辑关系。
二、逻辑功能描述根据设计要求，使用逻辑代数或布尔代数对电路的逻辑功能进行描述。
这包括对输入信号的逻辑条件进行描述，并定义在各种条件下输出信号的逻辑值。
逻辑功能描述应简洁明了，以便后续进行逻辑优化和电路实现。
三、逻辑优化在完成逻辑功能描述后，需要进行逻辑优化。
这一步的目的是简化电路结构，减小电路规模和复杂度，以提高性能、降低成本并简化后续的电路实现。
常用的逻辑优化方法包括消去无关项、合并同类项、使用更少的门电路等。
四、电路实现根据逻辑优化后的结果，选择合适的可编程逻辑器件（PLD）进行电路实现。
这一步需要考虑PLD的资源利用率、性能和可靠性等方面。
根据逻辑功能的要求，设计合适的电路结构，将逻辑函数映射到PLD上。
在电路实现过程中，还需要考虑时序分析、仿真验证等方面。
五、时序分析时序分析是组合逻辑电路设计中的重要环节，它涉及到信号的时序关系和信号的传播延时。
通过对时序进行分析，可以确定电路在不同输入条件下的工作状态和输出信号的时序特性。
在进行时序分析时，需要考虑PLD的时钟频率、信号的建立时间和保持时间等因素。
六、仿真验证仿真验证是组合逻辑电路设计中的重要步骤，它可以帮助设计者在实际实现之前验证设计的正确性和可靠性。
通过仿真软件，可以对设计的电路进行模拟测试，观察输出信号是否符合预期结果。
如果发现错误或问题，可以及时进行调整和修正。
常用的仿真验证方法包括功能仿真和时序仿真。
七、编程和配置编程和配置是将设计的电路加载到PLD中进行实际运行的过程。
这一步通常使用特定的编程软件和编程语言（如VHDL或Verilog）来完成。
《数字电子技术》电子教案范文
时序逻辑电路分析方法
01
02
03
04
逻辑方程的建立
根据电路的连接关系，建立各 触发器输入、输出端的逻辑方
程。
状态转换表的建立
列出电路所有可能的状态组合 ，并根据逻辑方程确定每个状
态下电路的输出及次态。
状态转换图的建立
以状态为节点，状态之间的转 换为边，绘制状态转换图。
在系统可编程技术
在系统可编程技术概述
简要介绍在系统可编程技术的定义、发展历程等基本概念。
在系统可编程技术原理
详细阐述在系统可编程技术的工作原理，包括编程方式、编程过程、编程工具等关键部分 。
在系统可编程技术应用
列举在系统可编程技术在各个领域的应用实例，如FPGA设计、ASIC验证、嵌入式系统设 计等。同时，强调在系统可编程技术在提高设计灵活性、缩短开发周期、降低成本等方面 的优势。
时序逻辑电路
04 深入讲解了触发器、寄存器、
计数器等时序逻辑电路的工作 原理和设计方法。
脉冲波形的产生与整形
05 介绍了单稳态触发器、多谐振
荡器、施密特触发器等脉冲波 形的产生与整形电路。
D/A和A/D转换
06 详细讲解了数模转换和模数转
换的原理、电路设计和应用。
拓展延伸内容介绍
可编程逻辑器件
简要介绍PLD、FPGA等可编程逻辑器件的基本原理和应用。
06
CATALOGUE
数字电子技术实验与仿真
实验目的和要求
01
02
03
04
掌握数字电子技术的基本概念 和原理，包括数字信号、数字
电路、数字逻辑等。
熟悉数字电子技术的常用实验 仪器和设备，如示波器、逻辑
可编程逻辑器件实验报告完整版
可编程逻辑器件实验报告完整版实验报告：可编程逻辑器件的应用与实验引言：可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，PLD）是一种用于实现数字逻辑功能的集成电路。
它可以根据用户的需求进行可编程配置，从而实现不同的逻辑功能。
本次实验旨在通过对可编程逻辑器件的使用和应用，了解其原理和使用方法，培养我们的电路设计和实现能力。
一、实验目的：1.了解可编程逻辑器件的基本原理和工作方式；2. 掌握使用Xilinx ISE软件进行PLD设计和仿真的方法；3.进行简单的PLD设计与实现，验证其功能和正确性。
二、实验原理：可编程逻辑器件由可编程逻辑阵列（Programmable Logic Array，PLA）和可编程互连（Programmable Interconnect）组成。
它可以通过内部的可编程开关电路和存储器单元，将逻辑功能和互连关系进行可编程配置，从而实现不同的逻辑功能。
1. 可编程逻辑阵列（PLA）：主要由可编程逻辑门阵列（Programmable Logic Gate Array，PLGA）和存储器单元（Memory Cell）组成。
PLGA由多个逻辑门和可编程开关电路组成，可以实现逻辑功能的实现和连接。
存储器单元用于存储逻辑功能实现的信息。
2. 可编程互连（Programmable Interconnect）：可编程逻辑器件内部的互连部分由可编程开关电路组成，用于将PLGA中的逻辑功能进行连线，形成所需的电路。
3. 配置位流（Configuration Bitstream）：配置位流是将设计好的逻辑功能以二进制的形式存储到可编程逻辑器件中，实现PLD的可编程配置。
三、实验步骤：1. 运行Xilinx ISE软件，创建一个新的工程；2.在工程中添加一个PLD器件，并选择相应的型号和参数；3.设计逻辑功能电路，将其转化为逻辑图；4. 使用Xilinx ISE软件进行逻辑综合和仿真，验证电路功能的正确性；6.通过信号发生器输入测试信号，并通过示波器观察输出结果，验证PLD的功能和正确性。
可编程逻辑器件设计及应用实验报告
可编程逻辑器件设计及应用实验报告本文是一份关于可编程逻辑器件设计及应用实验报告的文档，旨在介绍可编程逻辑器件(PLD)的原理、设计方法和应用实验。
一、PLD的原理和分类可编程逻辑器件(PLD)是一种数字电路器件，是一种能够配置自定义逻辑电路的器件。
它由可编程逻辑数组(PLA)和可编程输入和可编程输出的I/O的一个组合而成。
PLA是逻辑电路的基本部件。
PLA可以对使用的逻辑类型进行编程，以及透明地传输引脚。
PLD一般分为三大类:可编程数组逻辑器件(PAL)，可编程逻辑阵列器件(PLA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)。
1.PALPAL是PLD的第一代产品。
PAL的原理是使用一组固定的OR门和一组可编程的AND门。
PAL需要使用一个和与逻辑表格显示器一起工作的编程器。
PAL由于自身设计的限制，在设计复杂的电路时存在很大的局限性。
2.PLAPLA是PLD的第二代产品。
PLA利用可编程的AND和OR 逻辑门对电路进行编程。
PLA的编程方式是将逻辑等式写在内部RAM中，这些逻辑等式是由双路维护电路输入的状态计算出来的。
PLA的通常的坏处是输入功率较高，在大多数电路设计中，PLA会消耗很大的功率。
3.CPLDCPLD是由PLA发展而来的，它是PLA的第三代产品。
CPLD 采用了浮动门架设计的晶体管，可以代替PLA中的PAL、GAL。
CPLD模块包括可编程集成电路和高速D触发器，它们可以优化PLA架构以执行信号编码、处理和控制任务。
二、PLD的设计方法1.设计流程PLD的设计方法主要分为以下几个部分:(1)电路分析:这是设计PLD电路的第一个步骤。
在这个步骤中，我们需要分析系统要完成的任务，并确定使用器件的类型。
(2)设计逻辑:在逻辑设计过程中，需要查看各种器件数据表以获取逻辑门的定制设置。
(3)编程:编程是根据设计逻辑对PLD进行编程的过程。
(4)仿真:仿真可以用于在实际硬件上测试电路的正确性和性能。
(5)验证:验证是确保电路可以在计划的时间内完成任务的过程。
2014年PLD习题集(含参考答案)数字系统设计
第1章习题1.1 名词解释PROM CPLD FPGA ASICJTAG边界扫描FPGA/CPLD编程与配置逻辑综合PAL EDA GAL IP-CORE ISP ASIC RTL FPGA SOPC CPLDIP-CORE SOC和SOPC EDA/CAD1.2 现代EDA技术的特点有哪些？采用HDL描述、自顶向下、开放标准、具有完备设计库1.3 什么是Top-down设计方式？（P4）1.4 数字系统的实现方式有哪些？各有什么优缺点？74LS系列/4000系列常规逻辑门设计:设计难度大、调试复杂采用CPLD/FPGA等可编程器件来设计：用HDL描述、设计难度小、调试仿真方便，开发费用低，但单位成本较高，适合小批量应用专用集成电路设计：设计掩模成本高，适合大批量应用1.5什么是IP复用技术？IP核对EDA技术的应用和发展有什么意义？（P5）IP可重复使用的一种功能设计，可节省设计时间、缩短开发周期，避免重复劳动为大规模SOC设计提供开发基础、和开发平台。
1.6 用硬件描述语言设计数字电路有什么优势？优势：可进行行为级、RTL级、门级多层面对电路进行描述、可功能仿真时序分析，与工艺无关。
1.8 基于FPGA/CPLD的数字系统设计流程包括哪些步骤？（P8 图1.7）1.9 什么是综合？常用的综合工具有哪些？HDL→RTL→门级→网表的描述转换过程ALTERA:MAX-PLUSII，Quartus, Xilinx:ISE , Lattice: ispLERVER1.10 功能仿真与时序仿真有什么区别？功能仿真不考虑器件延时，而时序分析必须考虑在不同器件中的物理信号的延时1.11 数字逻辑设计描述分哪几个层级，各有什么特点。
1.12、为何任意组合逻辑电路可用通用的与阵列、或阵列组合来实现。
可表示为布尔代数方程，由乘积项的和表示1.13 FPGA与CPLD在实现方式或内部结构上的主要区别查表、与或阵列1.14 VerilogHDL与计算机程序设计语言主要区别（描述并行电路行为或结构、描述的串行指令流）1.15 简述“逻辑综合”功能作用。
EDA技术试题库
EDA试题库建设[70%基础题，20%中档题，10%提高题（试题容量：20套试卷，其中每套试题填空题10空（每空2分），选择题10题（每题2分）），简答题4题（每题5分），分析题2题（每题10分），设计题2题（每题10分）。
]基础题部分填空题（140空）1．一般把EDA技术的发展分为（CAD）、（CAE）和（EDA）三个阶段。
2．EDA设计流程包括（设计准备）、（设计输入）、（设计处理）和（器件编程）四个步骤。
3．时序仿真是在设计输入完成之后，选择具体器件并完成布局、布线之后进行的时序关系仿真,因此又称为（功能仿真）。
4．VHDL的数据对象包括（变量）、（常量）和（信号），它们是用来存放各种类型数据的容器。
5．图形文件设计结束后一定要通过（仿真），检查设计文件是否正确。
6．以EDA方式设计实现的电路设计文件，最终可以编程下载到（FPGA）或者（CPLD）芯片中，完成硬件设计和验证。
7．MAX+PLUS的文本文件类型是（.VHD）。
8．在PC上利用VHDL进行项目设计，不允许在（根目录）下进行，必须在根目录为设计建立一个工程目录。
9．VHDL源程序的文件名应与（实体名）相同，否则无法通过编译。
10.常用 EDA 的设计输入方式包括（文本输入方式）、（图形输入方式）、（波形输入方式）。
11.在 VHDL 程序中，（实体）和（结构体）是两个必须的基本部分。
12.将硬件描述语言转化为硬件电路的重要工具软件称为（HDL 综合器）。
13、VHDL 的数据对象分为（常量）、（变量）和（信号）3 类。
14、VHDL 的操作符包括（算术运算符）和（符号运算符）。
15、常用硬件描述语言有（Verilog HDL）、（AHDL）以及（VHDL）。
16、VHDL基本语句有（顺序语句）、（并行语句）和属性自定义语句。
17、VHDL 同或逻辑操作符是（XNOR）。
18、原理图文件类型后缀名是（.GDF），Verilog HDL语言文本文件类型的后缀名是（.V ）。
可编程逻辑器件实现记忆和延时功能的研究与编程
一
输 出端 Ｑ １的共 同作 用下 ，Ｋ触 发 器输 出一 个 固定 宽度 的脉 冲 ， 后 ， 恢 复 到 原 来 状 态 Ｊ 之 仍 （ 电平 ） 低 。 Ｊ Ｋ触发 器 的输 出信号 反 相后 被 反 馈 回来 ， 与双 点 线 框 部 分 的输 出相 与 ， 以滤 掉 在 延 时期 间 内再 次 触发 的脉 冲 。最后 ， 两 个 Ｄ触 发器 和 Ｊ 将 Ｋ触 发 器 的输 出 信 号相 或 后 输 出 ， 即 为所需 的 固定宽 度 的记 忆 信号 。 其 中 ， 点线 框 中所 示 部 分 能 够 监 测 出 任 意 宽 度 （ 于 器 件 的 建 立 时 间 ） 输 入 脉 双 大 的 冲， 并输 出一个 宽 度 只有 一个 时钟 周 期 的 脉 冲 ， 用来 触 发计 数 器 的数 据装 载 。该 部 分 利 用
关键 词 ： 可编程逻辑器件 ； 记忆功 能模块 ； 延时功能模块 ； 冲宽度 ； 迟时间 脉 延
中图分类号 ：Ｍ ３ 文 献标识码 ： 文章编 号 ：０ ２—４５ （０ ２ ０ ０ ６ ０ Ｔ ９５ Ａ １０ ９ ６ ２０ ）４— ０ ３— ４
所 谓 记忆 器件 是 指那 些 在输 入 端施 加 一 个 任 意 宽 度 的脉 冲信 号 ， 在输 出端 产 生 一 个 脉 冲信 号 ， 能 保持 该信 号 至所 需 时 间宽 度 的 器 件 。所 谓 延 时 器 件 就 是 指那 些 在输 入端 并 施 加 一个 任 意宽 度 的正 向（ 负 向 ） 冲信 号 ， 对 于输 入脉 冲上升 沿 （ 下 降 沿 ） 迟 预 或 脉 相 或 延 定 时 间后 ， 在输 出端 产 生 一 个 固定 宽 度 （ 一 个 时 钟 周 期 ） 正 向 （ 负 向 ） 冲信 号 的 如 的 或 脉
电子设计中的可编程逻辑器件应用
在无人机控制系统设计中，可编程逻辑器件 能够提供Байду номын сангаас活的硬件配置和控制算法，使得 系统能够适应不同的飞行场景和任务需求。
可编程逻辑器件在无人机控制系统 设计中具有高集成度、高性能和低 功耗等优点，能够提高无人机的可 靠性和稳定性。
工业自动化控制系统设计
工业自动化控制系统是可编程逻辑器件的一个重要应用领域。通过使用可编程逻辑器件，工业自动化 控制系统能够实现高效、稳定的自动化生产和管理。
PLD可以用于实现自动化控制系统的逻辑控制、顺序控制、运动控制等功能，提 高生产过程的效率和精度。
Part
03
可编程逻辑器件的优势与局限 性
灵活性高
可编程逻辑器件可以通过编程实现各种逻辑功能，因此具有 很高的灵活性，能够适应不同的设计需求。
由于其灵活性，可编程逻辑器件在电子设计中成为一种重要 的解决方案，特别是在需要快速原型设计和产品迭代的情况 下。
通信系统是指实现信息传输的系统， 可编程逻辑器件在通信系统设计中也 有广泛的应用。
PLD可以用于实现通信协议的编解码 、调制解调、信号处理等功能，提高 通信系统的传输效率和可靠性。
自动化控制系统设计
自动化控制系统是指实现自动化生产过程的控制系统，可编程逻辑器件在自动化 控制系统设计中也有重要的应用。
在数字信号处理芯片设计中，可编程逻辑器件能够提供灵活的硬件配置，使得芯片 能够适应不同的信号处理算法和数据处理需求。
可编程逻辑器件在数字信号处理芯片设计中具有高集成度、高性能和低功耗等优点 ，能够提高芯片的可靠性和稳定性。
智能家居控制系统设计
智能家居控制系统是可编程逻辑器件的另一个重要应用领 域。通过使用可编程逻辑器件，智能家居控制系统能够实 现智能化、高效化的家居设备控制和管理。
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Ｃ ＯＵＮＴＥ Ｒ是一 个 三 位 二 进 制 计 数 器 ， 间是 一 中
近年来 ， 许 多学 校 已经 成 立 了 Ｅ Ａ／ Ｐ 在 Ｄ Ｆ ＧＡ／ ＳＰ／ Ｏ Ｃ 等实验 中心 ， 养 了大 批 的新 型 电子 设 计 人 培 才［引。在 实 际 的 教 学 中 ， 多 学 生 往 往 注 重 Ｐ Ｉ ＇ 很 Ｉ Ｄ
个组 合 电 路 ， 合 电路 的 输 出作 为 Ｄ 触 发 器 的置 组
“” ， １ 端 组合 电路 实现 的功 能是 Ｐ ＲＮ＝ｑ ｑ ｑ ， Ｏ・ ｌ・ ２ 即 当时 ｑ － ｑ －ｑ － １ Ｐ ０ ｌ ２ ， ＲＮ 为“ ” 触发 器 进 行 置 ０，
工具 的使用 以及 ＶＨＤＩ讯
第２ ８卷 第 ２期 ２０ ０６年 ４月
电气 电子 教 学 学 报
Ｖｏ． ８ Ｎ０ ２ １２ ．
Ａｐ ． ０ ６ ｒ２ ０
Ｊ ＯＵＲＮ Ｆ Ｅ Ｅ ＡＬ ０ Ｅ
用 可 编 程 逻 辑 器 件 进 行 组 合 电 路 设 计 时 的 延 时 分 析
忽视 了进 行数字 电路 设计 的 一些 基 本 问 题 ， 致 理 导
“” １ 。对这样 简单 的 电路进 行 时序仿 真 ， 即用实 际芯
论与 实 际脱节 。其 中 ， 于组 合 电 路设 计 的延 时 而 由
产 生 的错 误是 经 常出现 的 。本文 以一 个组合 电路 为 例， 分析 了组 合 电路延 时对 于 电路 功 能 的影 响 ， 以及 消 除组 合 电路 延 时 影 响 的方 法 。文 中选 用 Ａｈ ｒ ｅａ Ｍａ ｐｕ ｘ ｌｓⅡ 作 为 Ｐ 设 计 工 具 ， 配 芯 片 选 用 Ｉ Ｄ 适 Ｅ Ｍ７ ２ Ｓ ８ ～７ 行综 合 。 Ｐ １８ Ｉ ４ 进 Ｃ
张 辉 ， 淑 娟 ， 惟铮 王 蔡
（ 尔滨 工业 大学 电气 工程及 自动 化 学院 ，黑龙 江 哈 尔滨 １００ ） 哈 ５０ １
摘 要： 随着高校 Ｅ Ａ教学的不断深 入， Ｄ 学生往往 只注重设计工具 、 编程语言的熟练程度 ， 而忽视了电路设计 中的一些 基本问题 。本文详细分
析 了组合电路中延时错误 产生 的原 因， 并提 出了三种解决方法 。 关键词 ： 可编程逻辑器件； 组合 电路 ； 延时 中 圈分 类 号 ： ９ ； ０ ＴＮ７ ＋１ＴＮＴ ２
文 献 标识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ８ ６ ６ ２ ０ ）２ ０ ２ ０ １０ —０ ８ （０ ６ ０ —０ ２ — ５
Ｄｅａ ｌｙ Ａｎａｙ ｉ ｆＣｏ ｂ ｎａ ｉ ｎａ ｒ ｕ ｔｉ ｉ ｏ ｒ ｍｍ ａ ｌ ｇｃ Ｄｅ ｉｅ ｌ ｓｓｏ ｍ ｉ ｔｏ ｌＣｉｃ ｉ ｎ Ｕｓｎｇ Ｐｒ ｇ ａ ｂ ｅＬｏ ｉ ｖ ｃ
・
Ｚ Ｎ ｉＷ Ａ Ｇ ｈ － ａ ， Ａ ｅ ｚ ｅ ｇ ＨＡ Ｇ Ｈｕ ， Ｎ Ｓ ｕｊ ｎ Ｃ Ｉ ｉ ｈ ｎ ｕ Ｗ －
（ ｃ ｏ ｌ ｆ Ｅ ｅｔ ｉ ｌＥ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ａ ｄ Ａｕ ｏ ｔｏ Ｓ ｈ ｏ ｌｃｒｃ ｎ ｉｅ ｒｎ ｎ ｔｍａ ｉｎ，Ｈａ ｂｎ Ｉ ｓｉ ｔ ｏ ｅｈ ｏｏ ｙ，Ｈａ ｂｎ １ ０ ０ ， ｈ ｎ ） ｏ ａ ｒ ｉ ｎ ｔ ｕｅ ｆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｔ ｒ ｉ ５ ０ １ Ｃ ｉａ
ｐ ｒａ ｃ ｏ ｕ ｉ ｇＰＩ ｄ ｓｇ ｏ ｌ ｎ ａ ｄ ｒ ｅ ｃｉ ｔ ｎ ｌｎ ｕ ｇ ｎ ｖ ｒｏ ｋ ｓ ｍｅ ｂ ｓｃ ｃ ｎ ｅ ｔ． ｏ ｔｎ ｅ ｔ ｓｎ Ｄ ｅ ｉｎ ｔ ｏ ｓａ ｄ ｈ ｒ ｗａｅ ｄ ｓ ｒｐ ｉ ａ ｇ ａ ｅ ａ ｄ ｏ ｅ ｌｏ ｏ ａ ｉ ｏ ｃ ｐ ｓ ｏ Ｔｈｓｐ ｐ ｒｓ ｏ ｈ ｔｗｈ ａ ｅａ ｓａ ｐ ａ ｎ ｕ ｓｆ ｒ ｒ ｈ ｅ ｉ ｄ ｆｍｅ ｈ ｄ ｏ ｓ ｌｅｄ ｌｙ ｅ — ｉ ａ ｅ ｈ ｗｓ ｔ ａ ｙ ｃ ｎ ｄ ｌｙ ｐ ｅ ｒａ ｄ ｐ ｔ ｏ ｗａ ｄ ｔ ｒ ｅ ｋｎ ｓｏ ｔ ｏ ｓ ｔ ｏ ｖ ｅａ ｒ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｅ ｃ ｉ ｇ ｏ ｓ ｒ ｃ ： ａ ｈ ｎ ｆＥＤＡ ａ ａ ａ ｇ ｖ ｌ ｔ ｎ ｉ ｏ ｌｇ ｓ ａ ｄ ｕ ｉ ｅ ｓｔｅ ，ｂ ｔ ｓ ｕ ｅ ｔ ｔａ ｈ ｉ ｈ ｓ ｈ ｄ ａ ｌ ｒ ｅ ｅ ｏ ｕ ｉ ｎ ｃ ｌ ｅ ｎ ｎ ｖ ｒ ｉｉｓ ｏ ｅ ｕ ｔ ｄ ｎ ｓ ａ ｔ ｃ ｍ－
片作为适配 目标进行综合 ， 考虑各元件的延时， 仿真 结果含有时序信息 。图 ２ 理想 的时序仿真结果 ， 是 复位使 能后 计数 器 输 出为 “ ” ０ 。随 后 ， 位 不 使 能 ， 复 在时钟 ｃ ｌ ｋ的作用下 ， 计数器开始计数 。对于触发 器 ， 始值 为“ ” 在 时钟 ｃ ２的上 升沿 ， 行 置 数 ， 初 １， ｌ ｋ 进 由 于数据 输入端 始 终 为 “ ” 故输 出 由高 变 低 ， 到 ０， 直 计数 器计 数 到“ １ ” 此 时触 发器 被 置 “ ” 图 ３是 １１， １。 实际 的 时序仿 真结 果 ， 见 ， 计 数器 输 出“ ”“ ” 可 在 ４ 、５ 之 间 ，６ 、７ ， 发 器 也 被 置 “ ” 输 出 为 “ ” “ ”“ ” 触 １， １ 。那
ｒｏ ｒｓ．
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｒ ｇ ａ ｙ ｒ ｓ ｐ ｏ ｒ ｍｍ ａ ｌ ｌ ｇ ｃ ｄ ｖ ｃ ； ｏ ｂ ｎ ｔｏ ａ ｉ ｕ ｔ ｄ ｌ ｙ ｂ ｅ ｏ ｉ ｅ ｉｅ ｃ ｍ ｉ ａ ｉ ｎ ｌ ｒ ｉ； ｅ ａ ｃ ｃ
０ 引 言
—
图 １是用 Ｍａ ｐｕ ｘ ｌｓⅡ设计 的电路 。其 中 ， Ｐ Ｌ Ｍ