电子设计自动化(eda)实验指导书

电子设计自动化（EDA）实验指导书I电子设计自动化（EDA）实验指导书前言近些年来，电子设计自动化（EDA）技术发展迅速。一方面，各种大容量、高性能、低功耗的可编程逻辑器件不断推出，使得专用集成电路（ASIC）的生产商感受到空前的竞争压力。另一方面，出现了许多EDA设计辅助工具，这些工具大大提高了新型集成电路的设计效率，使更低成本、更短周期的复杂数字系统开发成为可能。于是一场ASIC与FPGA/CPLD之争在所难免。然而PLD器件具有先天的竞争优势，那就是可以反复编程，在线调试。EDA技术正是这场较量的推动引擎之一。一般来说，EDA技术就是以计算机为平台，以EDA软件工具为开发环境，以HDL为设计语言，以可编程器件为载体，以ASIC、SOC芯片为目标器件，以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化设计过程。设计者只需编写硬件描述语言代码，然后选择目标器件，在集成开发环境里进行编译，仿真，综合，最后在线下载调试。整个过程，大部分工作由EDA软件完成。全球许多著名的可编程器件提供商都推出了自己的集成开发工具软件，如Altera公司的MAX+PLUSⅡ、QuartusⅡ软件；Xilinx公司的Foundation、ISE软件，Lattice公司的ispExpert软件，Actel公司的Libero软件等。这些软件的推出，极大地促进了集算法设计、芯片编程、电路板设计于一体的EDA技术的发展。另外，在以SOC芯片为目标器件的电子系统设计要求下，可编程器件的内部开始集成高速的处理器硬核、处理器软核、DSP模块、大量的存储资源、高速的串行收电子设计自动化（EDA）实验指导书II发模块、系统时钟管理器、多标准的I/O接口模块，亦使得设计者更加得心应手，新一轮的数字革命由此引发。EDA技术是一门实践性很强的学科，要培养出具有竞争力的一流IC设计人才，动手能力是关键。只有通过理论学习，加上现场实验，在使用软件编程加硬件调试的过程中真正获得锻炼，增长技能。ZY11EDA13BE型实验系统采用主板加适配板加扩展板的灵活结构，可方便进行基于不同PLD芯片的实验开发，并易于升级，符合当前高校在此方面对人才培养的要求。我们相信，只要学生扎扎实实完成本实验系统的所有实验，并在此基础上利用现有硬件资源开发出新的数字应用系统，学生的潜力会得到最大程度的发挥，对EDA技术的学习也会有质的飞跃，从而为推动我国数字系统设计技术的发展做出更大的贡献。本实验手册是我校电子设计自动化（EDA）课程实验指导的主要依据。根据实验大纲要求，共包含8个实验，其中实验二、三、四为必做，实验五、六、七、八至少选做一个。电子设计自动化（EDA）实验指导书III目录实验一EDA软件的熟悉与使用......................................1实验目的....................................................1实验内容....................................................1实验原理....................................................1实验步骤....................................................1实验报告....................................................1实验思考题..................................................2实验二1位全加器的设计..........................................3实验目的....................................................3实验内容....................................................3实验仪器....................................................3实验原理....................................................3实验注意事项................................................4实验步骤....................................................4实验报告....................................................4思考题......................................................4实验三基本组合逻辑电路的VHDL模型..............................6实验目的....................................................6实验内容....................................................6实验仪器....................................................6实验原理....................................................6实验步骤...................................................12实验四基本时序逻辑电路的VHDL模型.............................13实验目的...................................................13实验内容...................................................13实验仪器...................................................13实验原理...................................................13实验步骤...................................................31实验五Melay型有限状态机的设计.................................32实验目的...................................................32实验内容...................................................32实验仪器...................................................32实验原理...................................................32电子设计自动化（EDA）实验指导书IV实验步骤...................................................34实验六ROM设计.................................................35实验目的...................................................35实验内容...................................................35实验仪器...................................................35实验原理...................................................35实验步骤...................................................36实验七键盘控制电路设计........................................38实验目的...................................................38实验内容...................................................38实验仪器...................................................38实验原理...................................................38实验步骤...................................................40实验八交通灯实验..............................................41实验目的...................................................41实验内容...................................................41实验仪器...................................................41实验原理...................................................41实验步骤...................................................42附录一实验要求................................................43附录二实验成绩的考核与评定办法................................44附录三实验项目设置与内容......................................45电子设计自动化（EDA）实验指导书1实验一EDA软件的熟悉与使用实验目的1．熟悉ALTERA公司EDA设计工具软件QuartusII5.0。2．熟悉ZY11EDA13BE型实验箱。实验内容1．学习QuartusII5.0软件课件。2．学习QuartusII5.0软件的安装，重要菜单命令含义。3．熟悉ZY11EDA13BE型实验箱的结构与组成。4．模仿课件中实例动手操作一遍，掌握采用QuartusII5.0软件设计流程。实验原理参考QuartusII5.0软件学习课件。实验步骤1．在教师的指导下，学习软件课件。2．由教师演示QuartusII5.0软件的安装，介绍菜单命令功能。3．参考课件实例，动手操作软件，按照流程做完从新建文件，编译，仿真，分配引脚等软件操作部分的全过程。4．参考第一部分实验系统简介，熟悉ZY11EDA13BE型实验箱结构，组成，了解各模块的基本作用，了解主板I/O分布情况，认识液晶屏，并口连接器，晶振，JTAG接口，逻辑笔，跳线等器件或组件。实验报告1．绘制出QuartusII5.0软件设计的详细流程图。2．描述出QuartusII5.0软件是如何进行目标器件选择，I/O分配和锁定引脚的。3．描述出QuartusII5.0软件help菜单功能，如何有效的使用它。4．写出系统主板的I/O口分布情况。5．写出ZY11EDA13BE型实验箱拨码开关CTRL各档的作用。6．描述出一个完整的实验流程。电子设计自动化（EDA）实验指导书2实验思考题1．QuartusII5.0软件支持那些器件，该软件有什么局限性？2．QuartusII5.0软件使用中大小写字母是否有区别？3．在进行一个完整的实验流程时应注意些什么？电子设计自动化（EDA）实验指导书3实验二1位全加器的设计实验目的1．掌握QuartusII5.0