VHDL組合邏輯電路設計

ID:600596 · 發表于 2019-12-13 00:53

一、實驗目的

（1）熟悉QUARTUS II軟件的VHDL使用及設計流程；

（2）掌握VHDL的基本編程方法；

（3）學習基本組合邏輯門電路的設計、仿真和硬件測試。

二、實驗原理

首先利用QUARTUS II建立工程項目，在工程項目中建立VHDL文件，完成4選1數據選擇器的文本編輯輸入和仿真測試等步驟，測試通過之后，在實驗儀上進行硬件測試，以驗證本實驗項目設計的功能。

三、主要儀器及耗材

本實驗使用的主要儀器：PC機，實驗儀。

本實驗使用的軟件：Quartus II9.0。

四、實驗內容和步驟

1、實驗內容

（1）用Quartus II建立工程

（2）用VHDL語言設計4選1數據選擇器

（3）用文本輸入法輸入

（4）編譯，改錯，直至程序編譯通過

（5）仿真，驗證所設計電路的正確性

（6）下載到實驗儀，進一步驗證所設計電路在目標板上運行的正確性

2、實驗步驟

（1）在所使用的計算機上建立自己的文件夾（注：請建立在非C盤中）；如圖1-1所示。

圖 1-1文件的創建

（2）打開Quartus II，選擇file-----New Project Wizard...

彈出如下窗口，本窗口介紹創建一個工程需要執行的設置，如圖1-2、圖1-3。點擊next。建立完成工程項目，注意觀察Quartus II界面變化。

圖1-2工程的設置

圖1-3工程的設置

圖1-4文件名稱的設置

圖 1-5文件的位置名稱設置

圖1-6選擇FPGA板型號

（3）單擊工具欄中的new（或菜單命令：File?New），在出現的對話框中選擇VHDL File，點擊OK，如圖1-7。

圖 1-7VHDL文件的創建

（4）輸入設計程序

（5）全程編譯，如圖1-8。

圖1-8工程文件編譯

（6）時序仿真。

單擊new，在出現的對話框中選擇第二個標簽“Other Files”，選擇“Vector Waveform File”，點擊OK。

選擇菜單View下“Utility Windows”中的“Node Finder”，出現“Node Finder”對話框。在“Node Finder”對話框中，上面中間的“Filter”右邊下拉列表框中選擇“Pin：all”，點擊“list”按鈕，將出現的端口信息按需要拖入波形窗口中。

設置輸入波形，保存波形文件。如需要修改仿真時間，點擊Edit菜單下的End Time。保存波形文件。

時序仿真，仔細讀仿真報告，判斷電路的正確性；如不正確，修改程序，重新編譯、仿真，直至設計的電路完全正確。如下圖。

圖 1-9仿真時序的設置

圖1-10設置仿真時鐘與周期

圖1-11仿真波形

（7）時序仿真通過之后，根據實驗儀上的芯片型號，在Quartus II工程項目中選擇對應的芯片型號，進行適配（即將設計端口與芯片的管腳進行鎖定），重新編譯，通過之后，下載到實驗儀，進行硬件仿真驗證。

為端口選擇相應的管腳。選擇4號5號管腳，下載成功的話，測量這兩管腳應該一個高電平，一個低電平。

下載：在mode中選擇JTAG，如果沒有出現下載文件，手動選擇add file....選擇CPLDtest.pof文件。

選擇編程器：點擊Hadware Setup..彈出對話框中選擇，usb blaster，單擊close，勾選相應配置選項，單擊start開始下載程序。進度條都100%時說明下載完成。0%到100%，本次下載用了25秒鐘，如果進度條很快幾秒鐘就到100%說明沒成功下載。最后，萬用表測量芯片管腳（4號高電平，5號低電平）。驗證程序確實下載OK。

（8）關閉工程。點擊菜單下的close project，關閉當前工程項目。

五、實驗注意事項

1、先在QUARTUS II中進行編輯、編譯、仿真測試，直到驗證結果正確為止。

2、實驗儀使用：先給實驗儀連接好電源線后，再上電，然后用數據線將實驗儀上左邊中部的電子設計下載口（JP4—ByteBlasterII）與FPGA目標板上的JTAG Port連接起來，用下載線將實驗儀與PC的并口進行連接；再將其邊上的“下載允許”按鍵撥到“DLOAD”，再通過芯片選擇開關切換到“To_FPGA”。連接好后，即可下載進行硬件實測。

六、實驗報告要求

寫出正確的程序，給出正確的仿真波形圖，并簡要說明實驗中遇到的問題及解決方法。

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

entity mux41a is

port( s: in std_logic_vector(1downto 0);

d0,d1,d2,d3: in std_logic;

y: out std_logic);

end mux41a;

architecture one of mux41a is

begin

y<=d0 when s=”00” else