FPGA实时时钟实验
fpga简单项目案例
fpga简单项目案例摘要：一、FPGA 简介1.FPGA 的定义与作用2.FPGA 的原理与结构二、FPGA 简单项目案例1.案例一：LED 灯控制2.案例二：按键控制LCD 显示3.案例三：数字时钟三、FPGA 项目开发流程1.FPGA 设计工具2.设计思路与方法3.实际操作步骤四、FPGA 在我国的发展与应用1.我国FPGA 产业现状2.FPGA 在各个领域的应用3.FPGA 未来的发展趋势与挑战正文：FPGA，即现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array），是一种可以由用户编程定义逻辑功能的集成电路。
它具有高度灵活性，可重构性，广泛应用于航空航天、通信、计算机、工业控制等领域。
本文将介绍三个FPGA 简单项目案例，帮助大家更好地了解FPGA 的应用。
首先是LED 灯控制，通过FPGA 实现对多个LED 灯的亮灭控制，可以锻炼初学者的基本编程能力。
其次是按键控制LCD 显示，利用FPGA 实现对LCD 屏幕的显示控制，通过按键切换不同的显示内容。
最后是数字时钟，通过FPGA 实时显示当前时间，对时钟的显示精度要求较高。
在进行FPGA 项目开发时，首先需要选择合适的设计工具，例如Xilinx 的ISE、Altera 的Quartus 等。
然后根据项目需求，设计出合理的电路原理图，并进行实际操作。
操作过程中，需要将设计好的原理图下载到FPGA 芯片中，进行功能验证。
在项目开发过程中，要注重细节，保证设计的正确性。
近年来，FPGA 在我国得到了迅速发展，许多企业和科研机构在FPGA 领域取得了重要突破。
我国FPGA 产业正逐步向高端、自主方向发展。
然而，与国际先进水平相比，我国在FPGA 技术、产品及应用方面仍有一定差距。
fpga 分频时钟的使用方法
fpga 分频时钟的使用方法
FPGA（现场可编程门阵列）的分频时钟使用方法可以根据具体
的应用和FPGA型号而有所不同，但一般的步骤如下：
1. 确定分频比，首先要确定需要的分频比，即输入时钟频率与
输出时钟频率的比值。
这决定了分频器的工作方式和参数设置。
2. 实例化分频器，在FPGA的设计工具中，需要实例化一个分
频器模块。
具体的名称和参数设置取决于所使用的FPGA型号和设计
工具。
3. 设置分频参数，根据所需的分频比，设置分频器模块的参数。
这通常包括输入时钟频率、输出时钟频率、分频比等。
4. 连接时钟信号，将输入时钟信号和分频器模块连接起来，确
保输入时钟信号正确地输入到分频器模块中。
5. 生成输出时钟，根据FPGA的时钟管理资源，将分频后的时
钟信号连接到需要的逻辑模块或输出引脚上，以供其他电路使用。
在实际应用中，还需要考虑时钟的相位对齐、时序约束等问题，以确保分频后的时钟信号能够满足设计的时序要求。
此外，不同的FPGA厂家和型号可能有特定的时钟分频器资源和设置方法，因此在
具体设计时需要参考相应的FPGA手册和设计工具文档。
总的来说，FPGA的分频时钟使用方法包括确定分频比、实例化
分频器、设置分频参数、连接时钟信号和生成输出时钟等步骤，需
要根据具体情况进行详细的设置和调整。
基于FPGA的24小时时钟
XXXXXX课程设计报告电子线路设计课程设计报告[24小时时钟电路设计]小组成员：XXXXXXXXXXXXXX 院（系）：电气信息工程学院年级专业：20XX级电子信息工程指导老师：XX XX XX 联系电话：XXXXXXXXX二〇XX年XX月摘要本设计为24小时时钟设计，具有时、分、秒计数显示功能，以24小时循环计时的时钟电路；具有时、分校准以及清零的功能。
本设计采用EDA技术，以硬件描述语言VHDL为系统逻辑描述手段设计文件，在QUARTUSⅡ工具软件环境下，采用自顶向下的设计方法，由各个基本模块共同构建了一个基于FPGA的数字钟。
系统由主控模块、分频模块、译码模块以及显示组成。
经编译和仿真所设计的程序，在可编程逻辑器件上下载验证，本系统能够完成时、分、秒的分别显示，由按键输入进行数字钟的清零功能。
关键词时钟,QUARTUSⅡ,VHDL,FPGAAbstractThe design for the 24-hour clock design, with hours, minutes, seconds count display, a 24-hour cycle of the clock timing circuit; with hours, minutes, and cleared the calibration function.This design uses EDA technology to hardware description language VHDL description of the means for the system logic design documents, software tools in QUARTUSⅡenvironment, using top-down design approach, from the various modules together to build a basic FPGA-based digital clock.System by the control module, frequency module, decoding module and display components. The compilation and simulation of the design process, in the download validation of programmable logic devices, the system can complete the hours, minutes, seconds, respectively, indicated by the key input for clear digital clock function.Keywords clock,QUARTUSⅡ,VHDL,FPGA目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)1 绪论 (1)1.1 题目意义 (1)1.2 设计要求 (1)2 设计的基本原理 (2)2.1 设计原理 (2)2.2 设计流程 (3)3 设计方案 (4)3.1 设计思路 (4)3.2 模块图和功能 (4)3.2.1 分频模块 (4)3.2.2 主控模块 (5)3.2.3 译码模块 (8)3.2.4 顶层模块 (10)4 测试 (11)4.1 模块仿真 (11)4.1.1 分频模块 (12)4.1.2 主控模块 (13)4.1.3 译码模块 (14)4.2 顶层模块仿真 (15)5 结论 (16)6 参考文献 (17)1 绪论1.1 题目意义现在是一个知识爆炸的新时代。
fpga秒表设计实验报告
fpga秒表设计实验报告本次实验是基于FPGA设计的秒表。
秒表主要是用来计时的一种仪器，具有精准度高、显示清晰等优点。
在实验中，我们使用FPGA来实现秒表的设计。
1. 实验目的通过本次实验，我们的目的是掌握FPGA的使用方法，并设计出一个能够精准计时的秒表。
同时，也能够加深理解数字电路的基本原理和数字信号的处理方式。
2. 实验原理秒表的原理很简单，在起点按下计时键后，秒表开始计时，时间会显示在数码管或LCD屏幕上。
在终点按下停止键后，秒表停止计时。
我们需要用数字电路来实现这个过程，分为三个部分。
2.1. 时钟模块时钟模块是秒表实现的基础。
我们可以使用FPGA内置的时钟控制器IP，也可以自己实现时钟模块。
在这个实验中，我们使用了FPGA内置的时钟控制器IP。
2.2. 计时模块计时模块是实现秒表的关键。
我们可以使用FPGA内置的计数器IP，也可以自己实现计数器模块。
在这个实验中，我们使用了FPGA内置的计数器模块。
2.3. 显示模块显示模块用来显示计时结果。
我们可以使用数码管或LCD屏幕来显示计时结果。
在这个实验中，我们使用了数码管来显示计时结果。
3. 实验步骤3.1. 创建工程首先，我们需要在Vivado IDE中创建一个FPGA工程。
在创建工程时，需要选择适当的设备型号、板卡等参数。
3.2. 添加时钟控制器IP在Vivado IDE中，选择IP Catalog，搜索并添加时钟控制器IP。
3.3. 添加计数器IP在Vivado IDE中，选择IP Catalog，搜索并添加计数器IP。
3.4. 添加数码管IP在Vivado IDE中，选择IP Catalog，搜索并添加数码管IP。
3.5. 连接IP在Vivado IDE中，将时钟控制器IP、计数器IP和数码管IP进行连接。
3.6. 程序设计使用Vivado IDE中的HDL语言对秒表进行程序设计。
3.7. 烧录程序将程序烧录到FPGA中，实现秒表功能。
fpga竞赛题目
题目：设计一个FPGA竞赛题目并解释它的要求和解决方法一、题目：数字时钟的设计与实现要求：1. 使用FPGA设计一个数字时钟，包括小时、分钟和秒的显示。
2. 时钟的显示应该具有实时更新功能，即每秒钟更新一次时间。
3. 时钟应该具有手动调整时间的功能，可以通过按键输入小时、分钟和秒。
4. 时钟应该具有闹钟功能，当到达设定的时间时，闹钟会发出声音。
解决方法：1. 首先，我们需要使用FPGA设计一个时钟模块，该模块需要能够处理小时、分钟和秒的计数。
可以使用计数器来实现这一功能。
计数器的计数频率应该足够快，以实现每秒钟更新一次时间的要求。
2. 显示模块可以使用FPGA上的LED或LCD显示屏来实现。
我们需要设计一个驱动程序来控制显示屏的显示内容。
3. 手动调整时间的功能可以通过按键输入来实现。
我们需要设计一个按键检测模块来检测按键的状态，并将按键输入传递给时钟模块。
4. 闹钟功能可以通过在时钟模块中设置一个闹钟时间来实现。
当到达设定的时间时，闹钟模块会触发一个中断，通知驱动程序发出声音。
二、题目：智能家居系统的设计与实现要求：1. 设计一个基于FPGA的智能家居系统，包括灯光、窗帘、空调等设备的控制。
2. 系统应该具有远程控制功能，可以通过手机APP或网页界面进行控制。
3. 系统应该具有自动控制功能，可以根据环境条件（如温度、光照等）自动控制设备。
解决方法：1. 智能家居系统需要使用FPGA作为主控制器，协调各个设备的控制。
我们可以使用FPGA 上的GPIO接口来控制各种设备。
2. 远程控制可以通过手机APP或网页界面的方式实现。
我们可以使用Wi-Fi模块（如ESP32）来实现通信，将用户的控制指令发送给FPGA。
3. 自动控制可以根据环境条件实现。
我们可以使用传感器（如温度、光照传感器）来检测环境条件，并将检测结果传递给FPGA。
FPGA可以根据这些信息来控制各种设备。
总之，这些题目需要使用FPGA的知识和技能来解决，需要熟练掌握FPGA设计、电路设计、软件开发、通信等方面的基础知识。
fpga数字钟实验流程
fpga数字钟实验流程FPGA（可编程逻辑门阵列）数字钟是一种基于可编程逻辑器件的数字时钟实验，通过编程和硬件设计的方式，实现数字时钟的功能。
本文将详细介绍FPGA数字钟实验的流程。
第一部分：实验准备1.硬件准备：需要准备一块FPGA开发板、显示器、键盘等硬件设备，以及一些连接线。
2.软件准备：需要安装好FPGA开发软件，例如Xilinx ISE，以及相应的驱动程序。
第二部分：FPGA数字钟的原理和设计1.了解数字时钟的结构和工作原理，数字时钟一般由时钟控制模块、时钟显示模块和按键控制模块组成。
2.设计时钟控制模块，该模块用来控制时钟的频率和计时功能。
3.设计时钟显示模块，该模块用来将时钟的计时结果以数字的形式显示在显示器上。
4.设计按键控制模块，该模块用来实现时钟的设置功能，包括设置时间和闹钟等。
第三部分：FPGA数字钟的硬件连接1.将FPGA开发板和显示器通过连接线连接起来，确保能够正常显示。
2.将FPGA开发板和键盘通过连接线连接起来，确保能够正常接收按键信号。
第四部分：FPGA数字钟的编程实现1.打开FPGA开发软件，创建一个新工程，并选择合适的FPGA芯片型号。
2.导入所需的模块和外设驱动程序，并将其进行连接。
3.配置FPGA芯片的引脚分配，将各个模块和硬件设备连接起来。
4.编写FPGA数字钟的软件代码，包括时钟控制模块、时钟显示模块和按键控制模块的代码。
5.进行编译和综合，生成对应的比特流文件。
6.将比特流文件下载到FPGA芯片中，实现数字时钟的功能。
第五部分：实验调试和功能测试1.将FPGA开发板连接到电源上，确保供电正常。
2.通过按键进行时间设置，并观察显示器上的时钟显示是否正确。
3.调整时钟频率，观察显示器上的时钟走动是否正常。
4.测试其他功能，例如闹钟功能、定时功能等。
第六部分：实验总结与展望1.对实验结果进行总结，分析实验中遇到的问题和解决方法。
2.展望数字时钟的进一步应用，例如可以加入温湿度传感器，实现天气预报功能等。
基于fpga的倒计时时钟实验报告总结
基于FPGA的倒计时时钟实验报告总结一、实验目的本实验旨在通过FPGA技术，设计一个能够进行倒计时的时钟电路，并进行相应的功能验证。
二、实验内容1. 确定实验目标：设计一个基于FPGA的倒计时时钟电路，实现倒计时功能。
2. 学习FPGA设计工具：熟悉并掌握FPGA设计工具的使用方法，包括逻辑综合、时序分析等。
3. 编写时钟电路代码：利用Verilog硬件描述语言编写时钟电路的代码。
4. 进行仿真验证：对时钟电路进行仿真验证，确保设计的正确性和稳定性。
5. 下板实验验证：将设计好的时钟电路下载到FPGA开发板上，进行实际验证。
三、实验步骤与结果分析1. 设计倒计时时钟电路通过学习资料和实验指导，我们利用Verilog HDL进行倒计时时钟电路的设计，并对其功能进行初步测试。
初步测试结果表明，设计的倒计时时钟电路能够正常工作。
2. 时钟电路仿真验证我们利用FPGA设计工具对时钟电路进行了仿真验证，通过时序分析和波形仿真，确认了时钟电路的正确性和稳定性。
仿真结果显示，时钟电路能够准确地进行倒计时操作。
3. 下板实验验证将设计好的时钟电路下载到FPGA开发板上进行实际验证。
经过实际测试，我们发现倒计时时钟电路能够稳定可靠地进行倒计时操作，符合设计要求。
四、实验总结通过本次实验，我们深入学习了FPGA技朰，并成功设计并验证了基于FPGA的倒计时时钟电路。
实验中我们克服了一些困难，如时钟电路设计的复杂性和仿真验证的精确性等。
我们顺利完成了实验目标，掌握了FPGA设计工具的使用方法，提高了自己的实践能力和动手能力。
这次实验为我们今后在FPGA领域的研究打下了坚实的基础，也对我们的专业素养、工程实践能力提出了更高的要求。
五、改进建议在今后的实验中，我们可以进一步深入研究FPGA技术，探索更多的应用场景，提高我们的设计水平。
注重团队合作、创新思维，不断提升自己的综合素质和实践能力，为将来的科研工作和工程实践打下更加坚实的基础。
《FPGA设计与应用》数字时钟实验
《FPGA设计与应用》数字时钟实验一、实验目的和要求
1．学习动态数码管的工作原理；
2．实现 FPGA 对四位动态数码管的控制；
3．熟悉模块化编程的操作流程。
二、实验内容
1．实现 FPGA 对四位动态数码管的控制，使其能够正常工作；2．基于eGo-1的数字钟设计与实现
三、实验要求
1、能够在实验板上实现数字时钟
四、操作方法与实验步骤
本实验的设计思路如下：
各模块实现方式：
分频
计数器
Hex2BCD
数码管动态显示
五、实验数据记录和处理实验代码如下：
设计文件：（部分）
仿真文件（部分）：
约束文件（部分）：
六、实验结果与分析
综合后生成的网表结构如下图所示：
仿真图像：
实物操作：
经过如上图代码的运行，实验要求的功能已基本实现，得出的实验结果与预期基本一致。
七、讨论和心得
这次实验用到了之前学习的动态数码管工作原理，将动态数码管与时钟相结合，对于每一位数码管来说，每隔一段时间点亮一次。
显示器的亮度通过导通电流，点亮时间和间隔时间的控制。
通过调整电流和时间参数，可以既保证亮度，又保证显示。
基于FPGA的GPS的时钟同步毕业设计
摘要本文在综合分析基于GPS的标准定时系统应具备的主要功能和FPGA特点的基础上，提出了一种基于GPS的标准定时系统设计方案，实现了高精度时间信号和时、分、秒同步脉冲的输出，时间信息的显示等功能。
FPGA作为系统核心提高了数据的处理速度和同步精度。
本设计采用FPGA作为GPS同步时钟装置的控制和数据处理核心，取代目前应用较多的以单片机为核心的控制和数据处理单元，在减小系统体积、降低开发和维护成本以及提高系统稳定性的同时，通过对设计的优化，加快了数据的处理速度，提高了同步精度，并实现了秒脉冲在GPS失步时的平滑切换，有着重要的应用价值。
同时，基于FPGA的设计也使系统实现了小型化的目标，提高了系统稳定性，并使维护和升级更加方便。
通过时序仿真和分析验证，基于FPGA的设计方案完全能够满足GPS同步时钟对于较高的同步精度的要求。
FPGA芯片总的逻辑单元占用情况为系统升级预留了较多的资源。
以此设计作为平台，根据不同的应用要求，可以方便地扩展出不同的功能单元，比如网络授时接口、IRIG-B编码输出等更多形式的输出模块。
关键词：可编程逻辑门阵列、全球定位系统、时钟AbstractThe comprehensive analysis of the standard GPS-based timing system should have the main functions and features based on the FPGA, this paper, a standard GPS-based timing system design to achieve high-precision time signal and the hours, minutes, seconds synchronization pulse output, the time information display. FPGA as the core of the system improves the data processing speed and synchronization accuracy.This design uses FPGA devices as GPS synchronized clock control and data processing core, more to replace the current application as the core MCU control and data processing unit, and reduce system size, reduce development and maintenance costs and increase system stability Meanwhile, the optimization design to speed up data processing speed, improve the synchronization accuracy, and achieve a second pulse in the GPS when the smooth-step switch, has an important value. At the same time, FPGA-based design also makes the system to achieve the goal of miniaturization, improved system stability, and to maintain and upgrade more convenient.Verified by timing simulation and analysis, the design of FPGA-based fully able to meet the GPS synchronized clock synchronization for high accuracy requirements. FPGA chip, the logical unit of total occupancy for the system set aside more resources to upgrade. This design as a platform, according to different application requirements, you can easily expand the functions of different units, such as network time service interfaces, IRIG-B code output, more forms of output module.Keywords: FPGA, GPS,clock目录摘要.................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................... II 1绪论.. (1)1.1课题研究背景 (1)1.2课题研究的目的和意义 (3)1.3 论文章节安排 (3)2 系统技术平台简介 (5)2.1 FPGA概述 (5)2.2 GPS概况 (9)2.3 RS-232标准串行接口总线 (12)3 统硬件设计 (15)3.1 系统硬件设备 (15)3.2 系统设计总体框图 (15)3.3分块设计说明 (16)4 标准定时系统的软件设计 (22)4.1软件设计原理 (22)4.2 程序分析 (25)总结 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录 (32)1绪论1.1课题研究背景基于GPS的标准定时系统是在综合分析GPS同步时钟应具备的主要功能和FPGA 特点的基础上提出的，能够实现UTC时间与北京时间的转换、显示等功能。
fpga pid电流环和位置环的时钟 -回复
fpga pid电流环和位置环的时钟-回复FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，可以灵活地实现各种数字电路功能。
PID（比例-积分-微分）控制器是一种常用的闭环控制算法，用于调节系统的输出以满足给定的目标。
在许多实时控制应用中，PID控制器具有不可替代的作用。
本文将讨论如何在FPGA 上实现PID控制器的电流环和位置环，并解释如何进行时钟设计。
首先，让我们来了解PID控制器的基本原理。
PID控制器通过对系统的误差进行比例、积分和微分运算，生成控制器的输出。
在电流环中，PID控制器根据测量的电流与给定电流之间的差异来调节输出，使其趋近于给定电流值。
在位置环中，PID控制器根据测量的位置与给定位置之间的差异来调节输出，使其趋近于给定位置值。
在FPGA中实现PID控制器的关键是时钟设计。
时钟是FPGA中非常重要的元素，它确定了系统的工作频率。
对于PID控制器来说，时钟的频率对于系统的稳定性和响应速度至关重要。
在选择时钟频率时，应考虑到系统的采样率和计算复杂度。
采样率是指测量输入信号的频率。
对于PID控制器，采样率应足够高以捕捉信号的快速变化。
通常，采样率的选择应满足奈奎斯特定理，即采样率必须是输入信号频率的两倍以上。
一般来说，较高的时钟频率可以提供更好的系统响应速度，但也会增加计算复杂度和功耗。
因此，在选择时钟频率时应进行适当的权衡。
在FPGA中实现PID控制器的电流环和位置环时，通常使用固定定点数表示输入和输出值。
固定定点数是一种省略小数点的整数表示方法，通过约定一个固定的小数点位置，可以在FPGA中进行高效的算术运算。
选择适当的定点数位数也是时钟设计的一部分。
对于电流环和位置环，通常需要实时计算误差和PID控制器的输出。
这可以通过使用FPGA上的时钟分频器和计数器来实现。
时钟分频器可将高频时钟分频为所需的采样率，而计数器可生成适当的计时序列来进行误差计算和PID控制器的更新。
基于DE2-115开发板的FPGA入门设计实验
基于DE2-115开发板的FPGA入门设计实验1、Lab1: 4位加法器、减法器的设计1.1 摘要在文件add_sub里面的工程文件operation_4.v为顶层文件，该顶层文件包含了三个子模块，分别为数码管显示模块，4位带进位的二进制加法器模块和4位带借位的二进制减法器模块，最后通过DE2-115开发板显示实验结果。
1.2 程序1）add_4bits.v 加法器module adder_4bits(input clk,input rst_n,input [3:0] x,input [3:0] y,output reg [3:0] sum,output reg carry_out //溢出位);always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n){carry_out, sum} <= 0;else{carry_out, sum} = x + y;endendmodule2）substractor_4bits.v减法器module subtractor_4bits(input clk,input rst_n,input [3:0] x,input [3:0] y,output r eg [3:0] sub,output r eg borrow_out);always@(posedge clk or negedge rst_n) beginif(!rst_n){borrow_out, sub} <= 0;elsebeginif(x >= y){borrow_out, sub} = {1'b0, x - y};else{borrow_out, sub} = {1'b1, x - y};endendendmodule3)seg7_lut.v 数码管显示译码模块module Seg7_lut(input [3:0] iDIG,output r eg [6:0] oSEG);always @(iDIG)begincase(iDIG)4'h1: oSEG = 7'b1111001; // ---t----4'h2: oSEG = 7'b0100100; // | |4'h3: oSEG = 7'b0110000; // lt rt4'h4: oSEG = 7'b0011001; // | |4'h5: oSEG = 7'b0010010; // ---m----4'h6: oSEG = 7'b0000010; // | |4'h7: oSEG = 7'b1111000; // lb rb4'h8: oSEG = 7'b0000000; // | |4'h9: oSEG = 7'b0011000; // ---b----4'ha: oSEG = 7'b0001000;4'hb: oSEG = 7'b0000011;4'hc: oSEG = 7'b1000110;4'hd: oSEG = 7'b0100001;4'he: oSEG = 7'b0000110;4'hf: oSEG = 7'b0001110;4'h0: oSEG = 7'b1000000;endcaseendendmodule1.3 结果本设计通过Verilog HDL硬件描述语言。
基于FPGA的通信技术综合实验课程教学模式设计
2022年5月第20期May 2022No.20教育教学论坛EDUCATION AND TEACHING FORUM基于FPGA的通信技术综合实验课程教学模式设计张延彬，高向川（郑州大学 信息工程学院，河南 郑州 450001）［摘 要］ 通信技术综合实验是通信工程专业必修的一门综合性实验课程，对提升学生的工程实践能力和解决复杂工程问题能力具有重要意义。
以通信技术综合实验课程的培养目标为依据，设计了由学生团队半自主命题并完成实验任务的教学模式，采用软件无线电硬件实验平台，设计并验证基于FPGA的编码、调制、解调、解码和同步等通信收发电路。
整个课程教学贯彻以学生为中心的教育理念，注重过程管理，全方位多角度进行考核，对学生和老师均提出了较高要求，确保了课程的含金量。
［关键词］ FPGA；以学生为中心；过程管理；教学模式［基金项目］ 2019年度河南省高等教育教学改革研究与实践项目“新工科牵引下信息类专业‘一体多维’式工程教育模式研究与实践”（2019SJGLX034）［作者简介］ 张延彬（1980—），男，河南南阳人，博士，郑州大学信息工程学院讲师，主要从事高速实时信号处理、嵌入式系统等研究；高向川（1981—），男，河南南阳人，博士，郑州大学信息工程学院教授，主要从事无线通信与信号处理等研究。
［中图分类号］ G642.41 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2022）20-0137-04 ［收稿日期］ 2021-07-19引言在通信工程专业的培养方案中，通信技术综合实验是一门必修的综合性实验课程，该课程要求学生综合运用数字电路、信号处理、通信原理、电磁场、计算机和系统建模仿真等工程基础知识和专业理论知识，根据特定的功能和技术指标要求，设计一个完整的通信收发电路。
该课程的目标是通过较为系统的工程实践训练，理论与实践相结合，培养学生解决复杂工程问题的能力，提高学生进行工程设计、开发和测试验证的能力，增强学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，为毕业后从事专业工作打下坚实基础［1］。
FPGA实验报告9__篮球30秒计时器
Lab 9 篮球30秒计时器设计集成1101班1.实验目的掌握用Verilog HDL 语言描述篮球30秒计时器。
熟悉使用DE0开发板七段数码管的使用。
掌握Verilog HDL 语言模块间的调用。
2.实验内容a)使用Verilog HDL 语言描述篮球30秒计时器。
b)使用Quartus9.1软件得到仿真波形。
c)使用DE0开发板下载。
3.代码分析主模块实现输入输出控制和调用分频模块和显示模块。
//Basketball.vmodule basketball (LED0,LED1,Alarm,nRST,nPAUSE,_50MHZ);input nRST,nPAUSE,_50MHZ;output [6:0] LED0,LED1;output Alarm;wire [6:0] LED0,LED1;wire CP;reg [3:0] TimerH,TimerL;assign Alarm= ({TimerH,TimerL}==8'h00)&(nRST==1'b1);Divided_Frequency F0 (CP,nRST,_50MHZ);LED_display L0 (LED0,TimerL);LED_display L1 (LED1,TimerH);always @(posedge CP or negedge nRST or negedge nPAUSE)beginif(~nRST){TimerH,TimerL} <=8'h30;else if(~nPAUSE){TimerH,TimerL}<= {TimerH,TimerL};else if({TimerH,TimerL}== 8'h00)begin {TimerH,TimerL}<= {TimerH,TimerL}; endelse if(TimerL== 4'h0)begin TimerH<= TimerH- 1'b1;TimerL<= 4'h9; endelsebegin TimerH<= TimerH;TimerL<= TimerL- 1'b1; endendendmodule分频模块：将50MHZ信号分成1HZ信号，作为时钟信号。
基于FPGA定时闹钟实验报告
西南科技大学电工学，电子技术学生实验报告课程名称FPGA技术课程设计实验课题定时闹钟班级电子0902指导老师龙惠民评分实验小组2012年4月25日实验课题：定时闹钟实验时间：2012年4月16日—4月30日实验小组成员：一．设计要求设计一个具有系统时间设置和带闹钟功能的24小时计时器中的应用。
电子钟要求如下：（１）计时功能：4位LED数字时钟对当前时间的小时和分钟进行显示，显示的最长时间为23小时59分。
（２）设置并显示新的闹钟时间：用户先按“set”键，再用数字键“0”～“9”输入时间，然后按“alarm”键确认。
在正常计时显示状态下，用户直接按下“alarm”键，则已设置的闹钟时间显示在显示屏上。
（３）设置新的计时器时间：用户先按“set”键，再用数字键“0”－“9”输入新的时间，然后按“time”键确认。
在输入过程中；输入的数字在显示屏上从右到左依次显示。
例如，用户要设置新的时间12：00，则按顺序输入“l”，“2”，“0”，“0”键，与之对应，显示屏上依次显示的信息为：“1”，“12”；“120”，“1200”。
如果用户在输入任意几个数字后较长时间内，例如5秒，没有按任何键，则计时器恢复到正常的计时显示状态。
（４）闹钟功能：如果当前时间与设置的闹钟时间相同，则扬声器发出蜂鸣声；二．设计流程1.顶层设计顶层设计结构2.各模块原理根据顶层设计结构，初步将定时闹钟分为分频器，计时模块，显示模块，闹钟模块。
（1）.计时模块包括秒计时子模块（sec），分计时子模块（min），时计时模块（hour），以及主控子模块（control）。
其工作原理：为妙计时子模块送1HZ脉冲，但秒计数达60时，秒计数器清零，秒进位信号为‘1’，并作为分计数器的时钟信号。
每产生一个秒进位信号，分计数器加‘1’。
同样，分计数达60时，计数器清零，并产生一个分进位信号，作为时的时钟信号，每产生一个分进位信号，时计数器加1，当计数器达24时，计数器清零。
fpga中vio快时钟采集慢时钟的时钟设置
fpga中vio快时钟采集慢时钟的时钟
设置
在`FPGA`中，实现快时钟域采集慢时钟域的信号一般采用以下两种方法：
- 握手机制：快时钟域对脉冲信号进行采样，采样为高电平时输出高电平信号`pulse_fast_r`，此时不要急于将信号拉低，先保持输出信号为高电平状态。
慢时钟域对快时钟域的`pulse_fast_r`进行延迟打拍采样，因为`pulse_fast_r`被快时钟域保持拉高状态，所以肯定会采集到该信号。
慢时钟域确认采样得到高电平信号`pulse_fast2s_r`后，再反馈给快时钟域。
快时钟域对反馈信号`pulse_fast2s_r`进行延迟打拍采样，此时拉低快时钟域的`pulse_fast_r`信号。
- 寄存器打拍：在快时钟域下将信号延长，然后再用慢时钟域的时钟去采集。
你可以根据实际需求选择适合的方法。
fpga实验的流程
FPGA实验的流程包括以下步骤：
1. 方案论证、系统设计和FPGA芯片选择等准备工作。
2. 将设计的系统或电路硬件描述语言表示出来，输入至EDA工具中。
3. 将高级抽象层次的描述转换成较低层次的描述，即综合。
4. 综合后仿真，用于检查综合结果与原设计是否一致。
在仿真时，把综合生成的标准延时文件反标注到综合仿真模型中，可估计门延时带来的影响。
5. 将从何生成的逻辑网表配置到具体的FPGA芯片上，实现过程是将逻辑网表配置到具体的FPGA芯片上，布局布线是其中关键步骤。
6. 时序仿真与验证，也称为后仿真，是指将布局布线的延时信息反标注到设计网表中来检测有无时序违规。
时序仿真包含的延迟信息最准确，能较好地反映芯片的实际工作情况。
7. 板级仿真与验证，主要应用于高速电路设计中，对高速心态的信号完整性、电磁干扰等特性进行分析。
以上步骤仅供参考，具体操作可能会因实验需求和条件而有所不同。
在进行FPGA实验时，建议遵循相关的实验规范和安全操作规程，确保实验的顺利进行和结果的可靠性。
fpga闹钟工作原理
FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）闹钟是一种基于FPGA芯片设计和实现的数字时钟设备。
下面是FPGA闹钟的工作原理：
1.时钟信号输入：FPGA闹钟通常会接收一个外部的时钟信号作为参考，比如晶体振荡器
产生的脉冲信号。
2.时钟分频：利用FPGA内部的时钟分频电路，将外部时钟信号分频为更低频率的时钟信
号。
例如，将1秒的脉冲信号分频为每秒钟一个时钟周期。
3.时间计数器：FPGA闹钟内部有一个时间计数器，根据分频后的时钟信号递增来记录当
前的时间。
计数器可以具体设置为年、月、日、时、分、秒等各个时间单位的计数值。
4.按键输入检测：FPGA闹钟可能还包含按键输入检测电路，用于检测用户操作的按键输
入，比如调整时间、设置闹钟、关闭闹钟等。
5.显示与输出控制：FPGA闹钟通常配备显示模块，如数码管或液晶显示屏，用于显示当
前的时间。
根据时间计数器的值，将相应的数字或字符输出到显示模块上。
6.闹钟功能：FPGA闹钟还可以具备闹钟功能，通过用户设置的时间和闹钟触发条件，当
计数器达到设定的闹钟时间时，触发闹钟功能，如蜂鸣器发出提示音或显示闹钟图标。
7.其他功能：FPGA闹钟还可以具备其他附加功能，如温度显示、日历功能、定时器功能
等，这些功能可以根据具体需求进行设计和实现。
通过FPGA芯片的灵活性和可编程性，闹钟的功能和特性可以由设计者根据需要进行自定义和扩展。
因此，FPGA闹钟具有较高的定制性和可扩展性，适用于各种不同的应用场景。
基于FPGA的数字电子时钟设计
名目第一章绪论现代社会的标志之一确实是根基信息产品的广泛使用，而且是产品的性能越来越强，复杂程度越来越高，更新步伐越来越快。
支撑信息电子产品高速开展的根底确实是根基微电子制造工艺水平的提高和电子产品设计开发技术的开展。
前者以微细加工技术为代表，而后者的代表确实是根基电子设计自动化〔electronicdesignautomatic,EDA〕技术。
本设计采纳的VHDL是一种全方位的硬件描述语言，具有极强的描述能力，能支持系统行为级、存放器传输级和逻辑门级这三个不同层次的设计；支持结构、数据流、行为三种描述形式的混合描述，覆盖面广，抽象能力强，因此在实际应用中越来越广泛。
ASIC是专用的系统集成电路，是一种带有逻辑处理的加速处理器；而FPGA是特不的ASIC芯片，与其它的ASIC芯片相比，它具有设计开发周期短、设计制造本钞票低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检测等优点。
在操纵系统中，键盘是常用的人机交换接口，当所设置的功能键或数字键按下的时候，系统应该完成该键所对应的功能。
因此，按键信息输进是与软件结构紧密相关的过程。
依据键盘结构的不同，采纳不同的编码方法，但不管有无编码以及采纳什么样的编码，最后都要转换成为相应的键值，以实现按键功能程序的转移。
[1]钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。
诸如定时自动报警、定时启闭电路、定时开关烘箱、通断动力设备，甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些根基上以钟表数字化为根底的。
因此研究数字钟以及扩大其应用有着特不现实的意义。
1.1选题背景本节将从FPGA嵌进式应用开发技术与数字钟技术开展的客瞧实际动身，通过对该技术开展状况的了解及课题本身的需要，指出研究基于FPGA的芯片系统与设计——数字钟的设计与实现的必要性。
课题相关技术的开展当今电子产品正向功能多元化,体积最小化,功耗最低化的方向开展。
它与传统的电子产品在设计上的显着区不是大量使用大规模可编程逻辑器件，使产品的性能提高，体积缩小，功耗落低，同时广泛运用现代计算机技术，提高产品的自动化程度和竞争力，缩短研发周期。
基于FPGA的数字时钟设计设计
基于FPGA的数字时钟设计设计设计（论文）题目：基于FPGA的数字时钟设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要随着科学技术的飞速发展，系统向着高速度、低功耗、低电压和网络化、移动化方向发展，各个领域对电路的要求越来越高，传统单一功能的电路很难满足发展的要求，而可编程逻辑器件（CPLD/FPGA）可以很方便地通过对逻辑结构的修改和配置，完成对系统和设备的升级。
fpga简单项目案例
fpga简单项目案例
摘要：
1.FPGA 简介
2.FPGA 项目案例一：数字时钟
3.FPGA 项目案例二：图像处理
4.FPGA 项目案例三：通信系统
5.总结
正文：
FPGA（现场可编程门阵列）是一种集成电路，用户可以编程其功能和逻辑。
FPGA 具有高度灵活性，广泛应用于各种数字电路设计中。
下面我们将通过几个简单的项目案例来了解FPGA 的应用。
案例一：数字时钟
数字时钟是一个基本的FPGA 应用，主要功能是将输入的时钟信号转换为特定的时间显示格式。
通过编写相应的硬件描述语言（HDL）程序，我们可以实现时钟的计数、分频等功能，将输入的时钟信号转换为数字时钟信号。
此项目案例可以帮助初学者熟悉FPGA 的基本操作和硬件描述语言的编写。
案例二：图像处理
FPGA 在图像处理领域也有广泛的应用。
例如，我们可以利用FPGA 设计一个图像卷积核，实现图像卷积运算。
卷积核是图像处理中的一种重要算法，通过卷积操作可以实现图像的滤波、边缘检测等功能。
FPGA 的高速运算能力使得图像处理任务可以实时完成，满足实时图像处理的需求。
案例三：通信系统
FPGA 在通信系统中也发挥着重要作用。
例如，我们可以利用FPGA 设计一个数字信号处理（DSP）模块，实现数字信号的调制与解调。
在通信系统中，数字信号的调制与解调是关键环节，通过FPGA 的灵活编程可以实现不同调制解调方式的切换，满足不同通信场景的需求。
综上所述，FPGA 在多个领域具有广泛的应用前景。
通过简单的项目案例，我们可以初步了解FPGA 的功能和优势。
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简介这一节，我将给大家讲解实时时钟部分的内容，我在黑金板上用的实时时钟芯片是DS1302,这块芯片很常见，性价比也很高。
我们主要来讲如何在NIOS中实现其功能，所以DS1302功能介绍我简单概括一下，有问题的百度一下就都知道了。
DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电实时时钟芯片，内含一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，仅需要三根线：RES(复位)，I/O(数据线)，SCLK（串行时钟）。
时钟/RAM 的读/写数据以一个字节或多达31 个字节的字符组方式通信DS1302 工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于1mW。
下面看一下电路图吧，下图所示，很简单，三根线就可以搞定了。
硬件开发首先，我们需要在软核中构建三个PIO模块，方法跟以前讲的一样。
需要注意的是RTC_DATA这个PIO，在构建的过程中，我们将其选择为双向的IO口，因为它是数据线，既要输入也需要输出，如下图所示，红圈处就是我们需要注意的地方，其他两个IO口设置为仅输出。
看看构建好以后的样子吧，如下图是所示接下来就是自动分配地址，中断，然后开始编译，等待……回到Quartus后，分配引脚，还是需要注意数据线，也是双向的，分配引脚的时候，要构建双向引脚（bidir），如下图所示。
都设置好以后，我们运行TCL脚本文件，然后开始编译，又是等待……软件开发编译好后，我们打开NIOS II IDE，首先，还是需要编译一下，CTRL+b，编译之后，我们看看system.h有什么变化。
观察后可以看出，里面对了，RTC部分的代码，如下表所示，#define RTC_DATA_NAME "/dev/RTC_DATA"#define RTC_DATA_TYPE "altera_avalon_pio"#define RTC_DATA_BASE 0x00201030……/** RTC_SCLK configuration**/#define RTC_SCLK_NAME "/dev/RTC_SCLK"#define RTC_SCLK_TYPE "altera_avalon_pio"#define RTC_SCLK_BASE 0x00201040……/** RTC_nRST configuration**/#define RTC_NRST_NAME "/dev/RTC_nRST"#define RTC_NRST_TYPE "altera_avalon_pio"#define RTC_NRST_BASE 0x00201050……/*在这些代码中，我们需要用到的是以下部分#define RTC_DATA_BASE 0x00201030#define RTC_SCLK_BASE 0x00201040#define RTC_NRST_BASE 0x00201050好的，接下来，我们就开始写程序吧第一步，修改sopc.h文件，加入以下代码到sopc.h中#define _RTC#ifdef _RTC#define RTC_SCLK ((PIO_STR *) RTC_SCLK_BASE)#define RTC_DATA ((PIO_STR *) RTC_DATA_BASE)#define RTC_RST ((PIO_STR *) RTC_NRST_BASE)#endif /* _RTC */没什么可说的，接下来我们在inc文件夹下建立ds1302.h，在其中加入以下内容，跟串口程序一样，里面也有个结构体，用这种方式整合所有的函数和变量。
/** =============================================================== ** Filename: ds1302.h* Description:* Version: 1.0* Created:* Revision: none* Compiler: Nios II 9.0 IDE* Author: AVIC* Company: 金沙滩工作室* ==============================================================*/#ifndef DS1302_H_#define DS1302_H_#include "../inc/sopc.h"//对于双向的IO，操作的过程中要注意改变IO口的方向，置1为输出，置0为输入#define RTC_DATA_OUT RTC_DATA->DIRECTION = 1#define RTC_DATA_IN RTC_DATA->DIRECTION = 0typedef struct{void (* set_time)(unsigned char *ti);void (* get_time)(char * ti);}DS1302;extern DS1302 ds1302;#endif /*DS1302_H_*/准备工作都做好以后，接下来我们要做的就是写ds1302的驱动了，根据DS1302的时序图来进行编写，首先我来给看看时序图吧，如下图所示，这个是读数据的时序图，这个是写数据时序图还有一个有关寄存器的表格，大家也要注意看一下，如下所示，前面两列是读和写的地址，每次操作时，都先写地址，再传数据。
现在，我们就根据时序图来编写ds1302的驱动，在driver文件夹下建ds1302.c文件，然后添加以下内容，/** =============================================================* Filename: ds1302.c* Description:* Version: 1.0* Created: 2009-11-23* Revision: none* Compiler: Nios II 9.0 IDE* Author: AVIC* Company: 金沙滩工作室** =============================================================*/#include "../inc/ds1302.h"//函数声明static void delay(unsigned int dly);static void write_1byte_to_ds1302(unsigned char da);static unsigned char read_1byte_from_ds1302(void);static void write_data_to_ds1302(unsigned char addr, unsigned char da); static unsigned char read_data_from_ds1302(unsigned char addr);void set_time(unsigned char *ti);void get_time(char *ti);//对DS1302结构体进行初始化，注意结构体中函数指针的初始化方式DS1302 ds1302={.set_time = set_time,.get_time = get_time};/** === FUNCTION====================================================* Name: delay* Description: 延时函数* ================================================================== */void delay(unsigned int dly){for(;dly>0;dly--);}/** === FUNCTION ================================================= * Name: write_1byte_to_ds1302* Description: 向ds1302写入1 byte数据* ===============================================================*/void write_1byte_to_ds1302(unsigned char da){unsigned int i;//写数据的时候，RTC_DATA为输出，先设置其为输出RTC_DATA_OUT;//以下步骤是处理串行数据的的典型方法，一个位一个位的来判断for(i=8; i>0; i--){if((da&0x01)!= 0)RTC_DATA->DATA = 1;elseRTC_DATA->DATA = 0;//根据芯片手册，适当加些延时，不是精确延时delay(10);RTC_SCLK->DATA = 1;delay(20);RTC_SCLK->DATA = 0;delay(10);da >>= 1;}}/** === FUNCTION ================================================== * Name: read_1byte_from_ds1302* Description: 从ds1302读取1 byte数据* ================================================================ */unsigned char read_1byte_from_ds1302(void){unsigned char i;unsigned char da = 0;//当读数据的时候，我们要将数据IO设置为输入RTC_DATA_IN;//以下是典型的读串行数据的方法for(i=8; i>0; i--){delay(10);da >>= 1;if(RTC_DATA->DATA !=0 )da += 0x80;RTC_SCLK->DATA = 1;delay(20);RTC_SCLK->DATA = 0;delay(10);}RTC_DATA_OUT;return(da);}/** === FUNCTION ================================================= * Name: write_data_to_ds1302* Description: 向ds1302写入数据* ===============================================================*/void write_data_to_ds1302(unsigned char addr, unsigned char da){RTC_DATA_OUT;RTC_RST->DATA = 0;//复位，低电平有效RTC_SCLK->DATA = 0;delay(40);RTC_RST->DATA = 1;//先写地址，再写数据，每次写1字节write_1byte_to_ds1302(addr); // 地址，命令write_1byte_to_ds1302(da); // 写1Byte数据RTC_SCLK->DATA = 1;RTC_RST->DATA = 0;delay(40);}/** === FUNCTION =================================================== * Name: read_data_from_ds1302* Description: 从ds1302读取数据* ================================================================= */unsigned char read_data_from_ds1302(unsigned char addr){unsigned char da;RTC_RST->DATA = 0;RTC_SCLK->DATA = 0;delay(40);RTC_RST->DATA = 1;//先写地址，再读数据write_1byte_to_ds1302(addr);da = read_1byte_from_ds1302();RTC_SCLK->DATA = 1;RTC_RST->DATA = 0;delay(40);return(da);}/** === FUNCTION ================================================== * Name: set_time* Description: 设置时间* ================================================================ */void set_time(unsigned char *ti){unsigned char i;unsigned char addr = 0x80;write_data_to_ds1302(0x8e,0x00); // 控制命令,WP=0,写操作for(i =7;i>0;i--){write_data_to_ds1302(addr,*ti); // 秒分时日月星期年ti++;addr +=2;}write_data_to_ds1302(0x8e,0x80); // 控制命令,WP=1,写保护}/** === FUNCTION ================================================== * Name: get_time* Description: 获取时间 ,读取的时间为BCD码，需要转换成十进制* ================================================================ */void get_time(char *ti){unsigned char i;unsigned char addr = 0x81;char time;for (i=0;i<7;i++){time=read_data_from_ds1302(addr);//读取的时间为BCD码 ti[i] = time/16*10+time%16;//格式为: 秒分时日月星期年addr += 2;}}OK,我们的驱动写好了，现在我们来写一个main函数来验证一下我们的驱动是否好用吧。