FPGA实验
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FPGA实验
一、实验平台
1、Xilinx Basys3 开发平台
参考：Xilinx Basys3 开发平台用户手册及资料
2、Xilinx Nexys4 开发平台
开发平台特性
Description
∙XC7A100T-1CSG324C
I/O Interfaces ∙USB-UART for programming and serial communication
∙One 10/100 Ethernet
∙USB OTG 2.0
∙USB-UART bridge
∙12-bit VGA output
∙3-axis accelerometer
∙PWM audio output
∙Temperature sensor
∙PDM microphone
∙USB HID Host for mice, keyboards and memory sticks
参考：Xilinx Nexys4 开发平台用户手册及资料3、Xilinx ZYBO 开发平台
开发平台特性
参考：Xilinx ZYBO开发平台用户手册及资料
FPGA实验题目及要求
基于上述Basys3和Nexys4开发板实现以下10个实验，由于共有16个滑动开关、16个LED和4个数码管，资源较多，感兴趣的同学可增加其他效果。请结合实际，合理设计灯光变化频率（如0.5Hz——2Hz），以便于观察。
实验一组：
1. 多模式加法/减法计算器（Basys3）
1）实现二进制和BCD两种编码模式（滑动开关控制编码模式）
2）加法减法模值可配置（滑动开关控制加减模式和配置模值）
3）具有异步复位功能（按钮控制）
4）LED灯显示计数结果
2. 液晶屏显示字符（Nexys4）
1）在开关控制下液晶屏显示四条语句，每条语句向左滚动显示。
2）通过滑动开关控制语句切换
3）具有异步复位功能（按钮控制）
4）液晶屏需要通过Pmod接口连接
实验二组：
1.超前进位加法器（Basys3）
1）实现超前进位型8位加法器功能
2）滑动开关输入两组两位数据（八位加数，八位被加数）
3）LED显示加法运算结果
4）具有异步复位功能（按钮控制）
2.基于状态机的序列信号发生器（Nexys4）
1）基于状态机产生一个具有8个状态的状态机
2）通过8个状态分别控制8种跑马灯闪烁效果变换
3）LED对产生的序列信号进行移位循环显示
4）具有异步复位功能，复位状态值通过开关控制
实验三组：
1.多模式LED发光控制器（Basys3）
1）采用16个并排LED实现跑马灯发光器件；
2）具有异步复位功能（按钮），复位时，LED全亮；
3）模式选择(利用两位滑动开关)：00—左循环跑马灯，01—右循环跑马灯，10—交叉闪烁跑马灯，11—全亮全灭闪烁
4）速度选择(利用两位滑动开关)：通过00—11实现四个速度等级的闪烁效果2.电子数字时钟（Nexys4）
1）具有电子时钟功能
2）液晶屏显示小时、分钟和秒，格式hh：mm：ss
3）具有异步复位功能（按钮控制）
实验四组：
1.多模式编码转化器（Basys3）
4）设计八位二进制-格雷码，二进制-BCD码转换电路
5）通过8位滑动开关作为二进制码输入，1位开关作为模式选择
6）通过8位LED实现转换后编码显示
7）具有异步复位功能（按钮控制）
2.多模式运动计时器（Nexys4）
1）具有计时和倒计时功能（最低位滑动开关进行模式选择），
2）数码管显示分钟和秒，格式mm：ss ，最长时间为59分59秒
3）倒计时时长可配置（15位滑动开关控制倒计时值）
4）具有启动/暂停功能，计时和倒计时均具有异步复位功能，（按钮控制）
实验五组：
1. 可编程分频器（Basys3）
1）对系统时钟进行分频，生成1Hz用户时钟
2）通过滑动开关控制分频模式选择，对用户时钟进行4分频和5分频，
3）通过LED显示时钟信号
4）具有异步复位功能（按钮控制）
2.智能交通信号灯控制器（Nexys4）
1）控制主干道与乡村公路交叉口交通，默认主干道绿灯亮；乡村公路车来时，乡村公路变为绿灯，维持N秒时间。当乡村公路上不再有车辆，绿灯变为黄灯，然后变为红灯，同时，主干道上的红灯变黄，然后变绿。
2）按钮开关模拟支路来车事件
3）LED灯模拟主干道和支路的红黄绿灯
4）乡村公路绿灯时间通过滑动开关进行配置，最小单位：秒
6选作实验：（ZQBO）
1）设计简单的SOPC系统
2）设计基本的嵌入式软件程序
3）设计简单的用户IP逻辑并集成
4）实现简单的系统功能
大规模可编程器件技术
实验报告
班级：
学号：
姓名：
一、实验目的
1. 熟悉FPGA软件基本使用方法；
2. 掌握电路的基本设计、仿真、布线方法；
3. 掌握FPGA开发板的应用。
二、实验器材
1）开发板描述
2）软件工具描述
三、实验原理
详细描述实验原理，并用图标、硬件框图、流程图、状态图表示
四、实验内容
请按照FPGA设计流程完成以下环节，需图文结合说明。（抓图）
1）代码设计
2）仿真
3）综合
4）布局布线
5）生成数据文件
五、实验思考
结合实验的具体过程总结个人通过实验的收获、感触和不足。（不少于300字）
六、对学习FPGA课程的认识
总结本课程学习、心得、意义，FPGA技术现状及发展前景等（1000字）。
七、附录