19EDA实验指导书

EDA系统开发平台EDA实验指导书石家庄铁道学院四方学院电气系石家庄铁道学院四方学院EDA实验指导书1目录目录...........................................................................................................................................1第一章实验箱简介.....................................................................................................................2第二章组合逻辑电路设计...........................................................................错误!未定义书签。实验1.1半加器.....................................................................................................................5实验1.2四位全加器...........................................................................................................15实验1.3BCD码加法器.......................................................................错误!未定义书签。实验1.4格雷码变换.............................................................................错误!未定义书签。实验1.5四位并行乘法器.....................................................................错误!未定义书签。实验1.6设计基本触发器.....................................................................错误!未定义书签。实验1.7四位比较器.............................................................................错误!未定义书签。实验1.8多路选择器...........................................................................................................17实验1.9优先编码器..........................................................................................................19实验1.103-8译码器............................................................................错误!未定义书签。第二章时序电路设计实验项目...................................................................错误!未定义书签。实验2.1增计数器...............................................................................错误!未定义书签。实验2.2减计数器.............................................................................................................22实验2.3并行加载通用增1减1计数器...........................................错误!未定义书签。实验2.4串入并出移位寄存器.........................................................................................24实验2.5可控脉冲发生器...................................................................错误!未定义书签。实验2.6步长可变的加减计数器.......................................................错误!未定义书签。实验2.7自动售货机...........................................................................错误!未定义书签。第三章EDA课程设计.................................................................................错误!未定义书签。实验3.1多功能数字时钟设计实验.....................................................错误!未定义书签。实验3.2秒表设计实验.........................................................................错误!未定义书签。实验3.3电子密码锁设计.....................................................................错误!未定义书签。实验3.4四人抢答器设计.....................................................................错误!未定义书签。实验3.5七人表决器设计.....................................................................错误!未定义书签。实验3.6出租车计费器.........................................................................错误!未定义书签。实验3.7频率计.....................................................................................错误!未定义书签。实验3.8交通灯控制器.........................................................................错误!未定义书签。附录............................................................................................................................................27石家庄铁道学院四方学院EDA实验指导书2实验箱简介EDA/SOPC-II+实验箱是集EDA和SOPC开发为一体的综合性实验箱，它不仅可以独立完成几乎所有的EDA设计，也可以完成大多数的SOPC开发。采用Altera公司的Cyclone系列的30万门FPGA为核心，整个系统采用模块化设计，各个模块之间可以自由组合，使得该实验箱的灵活性大大提高。同时实验箱还提供了丰富的接口模块，供人机交互，从而大大增加了实验开发者开发的乐趣，满足了普通高等院校、科研人员等的需求。开发工程师可以使用VHDL语言、VerilogHDL语言、原理图输入等多种方式，利用Altera公司提供的QuartusII进行编译，下载，并通过EDA实验箱进行结果验证EDA实验箱提供的资源有：Altera公司的EP1C12Q240C8，30万门级FPGA，另外可选配更高资源的FPGAFPGA配置芯片采用可在线编程的EPCS1，通过JTAG口和AS口即可完成设计的固化1个数字时钟源，提供48MHz、24M、12MHz、1MHz、100KHz、10KHz、1KHz、100Hz、10Hz、2Hz和1Hz等多个时钟1个模拟信号源，提供频率和幅度可调的正弦波、三角波和方波两个串行接口，一个用于SOPC开发时的调试，另一个可以完成其它的通信1个VGA接口2个PS2接口，可以接键盘或鼠标1个USB接口，利用PDIUSBD12芯片实现USB协议转换1个Ethernet接口，利用RTL8019芯片实现TCP/IP协议转换基于SPI接口的音频CODEC模块1个输入、输出探测模块，供数字信号的观察16个LED显示8个拨挡开关输入8个按键输入1个4x4键盘阵列8个七段码管显示1个扬声器模块1个交通灯模块1个直流电机模块1个高速AD和1个高速DA模块240×128大屏幕图形点阵LCD显示存储器模块提供256K×32Bit的SRAM和8M×8Bit的FLASHROM实验箱基本布局如下图1所示：石家庄铁道学院四方学院EDA实验指导书3高速AD&高速DA串口交通灯模块8个七段数码管显示模块模拟信号源模块波形测试模块电源指示灯模块EP1C12开发板扬声器模块240X128LCD直流电机模块数字时钟音频CODEC模块LED显示模块USBVGA按键开关模块拨码开关模块音源模块输入输出测试模块PS/2PS/2以太网卡RC-EDA/SOPC-II+12A364B578C9#*D04X4键盘模块图1EDA/SOPC-II+试验箱系统布局下面就部分模块做简要介绍。FPGA模块FPGA采用Altera公司提供的Cyclone系列的EP1C12Q240C8，该芯片采用240脚的PQFP封装，提供173个IO接口。该芯片拥有12060个LEs；52个M4KRAMBlock；总共可以提供239616Bit的RAM；另外芯片内部还自带有2个锁相环，可以在高速运行的时候保证系统时钟信号的稳定性。FPGA与实验箱上提供的各个模块都已经连接好（详情请查看附录），这样就避免了实验过程中繁琐的连线以及由于连线造成的不稳定的后果。配置模块本实验箱的配置芯片采用可在线多次编程的EPCS1，该芯片通过AS口下载，即可完成FPGA设计的固化。这样就避免了用户需要多条电缆或者需要编程器才能完成固化的任务，同时也方便了用户只需一条下载电缆即可完成FPGA的配置和EPCS1的编程。时钟模块时钟的产生由有源晶振产生48MHz的时钟信号，再由CPLD分频完成多种时钟信号的产生。时钟信号已经在系统板上连接到FPGA的全局时钟引脚（PIN_28），只需要通过时钟模块的简单跳线，即可完成FPGA时钟频率的选择。USB模块USB模块采用Philips公司的PDIUSBD12芯片，它通常用作微控制器系统中实现与微控制器进行通信的高速通用并行接口。它还支持本地的DMA传输。PDIUSBD12完全符合USB1.1版的规范、它还符合大多数器件的分类规格：成像类、海量存储器件、通信器件、打印设备以及人机接口设备。另外该芯片还集成了许多特性，包括SoftConnectTM、GoodLinkTM、可编程时钟输出、低频晶振和终止寄存器集合，所有这些特性都为系统显著的节约了成本，同时使USB功能在外设上的应用变得容易。存储器模块实验箱上提供了256K×32Bit的SRAM和2M×8Bit的F