FPGA实验报告

南京理工大学泰州科技学院FPGA系统设计实验报告

教材名称：FPGA系统设计与应用开发

指导教师：周莉莉

实验室：4401

学院（系）：电子电气工程学院

专业班级：10电信（1）班

姓名：周根生朱守超

学号：1002040149 1002040150

实验学期：2013-2014学年第一学期

总评成绩：教师签字：

南京理工大学泰州科技学院

FPGA系统设计实验报告

目录

实验一Max+plusII原理图设计输入 (1)

实验二简单逻辑电路设计与仿真 (6)

实验三组合逻辑电路设计（一） (11)

实验四组合逻辑电路设计（二） (16)

实验五有限状态机的设计 (26)

实验六数字频率计 (32)

南京理工大学泰州科技学院FPGA系统设计实验报告

课程： FPGA系统设计班级：10电信1班姓名：周根生朱守超学号：1002040149

1002040150

指导教师：周莉莉实验日期：

实验题目：Max+plusII原理图设计输入成绩：

一、设计任务

采用原理图设计输入法，设计一个具有四舍五入功能的电路，其输入为4位二进制数，要求输入大于或等于0101时，电路输出为高电平，小于0101时电路输出为低电平。

二、设计过程

根据设计要求列出四舍五入的真值表，如图1.1所示。

图1.1 四舍五入真值表

由图1.1可得化简的表达式为OUT=A+BD+BC,由逻辑表达式可知，要设计的电路图有四个输入端（A,B,C,D）和一个输出端OUT,整个电路由两个2输入端的与门和一个3输入的或门组成。

启动MAX+plusII，新建Graphic Editor file文件，后缀为.gdf。在编辑界面空白处双击左键，出现输入元件对话框如图1.2所示，在Symbol Name栏中直接输入元件的符号名OK，输入端（input）,输出端（output）,连接电路如图1.3所示。

图1.2 操作

图1.3 原理图

芯片型号选择

单击Assign，选择Device，如图1.4所示。

图1.4 型号

引脚命名

双击PIN_NAME,使其变黑后输入引脚名，并保存文件然后编译，如图1.5所示。

图1.5 编译

编译后，进行波形仿真如图1.6所示，在空白处右键，添加Enter Node from SNF,图1.7所示。

图1.6 新建波形图

图1.7 步骤

波形列出如图1.8所示，然后进行编译无误后可以修改引脚。

图1.8 波形图

修改引脚如图所示图1.9所示。

图1.9 引脚图分配

修改引脚后将接线联入到试验箱，进行下载仿真。当拨动开关为0100时，输出的为灭即为0，但是当拨动到0101时，输出为亮即为1符合四舍五入的程序。

三、总结

这个实验锻炼了我们对电路测试的动手能力。对四舍五入电路测试时可以用四个拨码开关设置输入数据，输出端接发光二极管，若输出为高电平时发光二极管亮，则输出为低电平时发光二极管不亮，只要输入小于5，输出为低电平，大于等于5时输出为高电平。则这个设计是合理的。

南京理工大学泰州科技学院

FPGA系统设计实验报告

课程：FPGA系统设计班级：10电信1班姓名：周根生朱守超学号：1002040149

1002040150

指导教师：周莉莉实验日期：

实验题目：简单逻辑电路设计与仿真成绩：

一、设计任务

1、学习并掌握MAX+PLUSⅡCPLD开发系统的基本操作。

2、学习在MAX+PLUSⅡ下设计简单逻辑电路与功能仿真方法。

分别用行为描述方式、数据流描述方式、结构化描述方式设计一位二进制的半加器。二、设计过程

一位二进制加法计数器设计与仿真

1、开机，进入MAX+PLUSⅡ开发系统。

2、在工具条中选择新建文件，弹出NEW界面，在该界面中选择Text Edit File项，然后点击OK，进入文本编辑状态。然后点击工具条中的保存按钮，在弹出的Save As 界面中选择后缀.VHD,并为当前的实验选择恰当的路径并创建项目名称。

3、编辑输入相应的程序代码。

4、在File菜单中选Project项，选择其中的Set Project to Current File，将项目设置为当前文件。然后保存当前文件。

5、选择器件。点击Assign 菜单的Device项，在弹出的Device界面中选择ACEX1K系列的EP1K10TC100-3。注意界面中的Show Only Fastest Speed Grades 不要选中，否则显示不出该器件。

6、点击MAX+PlusII菜单下的Compiler进行编译，然后点击START按钮开始编译。对编译的结果进行观察，如果出现错误或告警，检查输入的源代码排除语法错误并重新编译，重复此过程直到编译通过。

7、点击MAX+PLUSⅡ菜单下的Waveform Editor 子菜单出现Waveform Editor窗口。点击鼠标右键，选择Enter Nodes From SNF子菜单,在Enter Nodes From SNF对话框中点击List 按钮、“=>”按钮和Ok按钮，填入电路节点名称。

8、在时钟输入端CLK处设置好方波脉冲，点击MAX+PLUSⅡ菜单下的Simulater子菜单，进行波形仿真以验证电路的逻辑功能。

9、硬件下载操作。（按任务要求以及设计步骤写出程序代码或原理图、管脚分配情况、电路生成符号、仿真波形图等，以上步骤需要配图说明；说明下载到硬件实验箱中调试情况）（1）编写程序行为描述方式如图2.1所示。