EDA实验一3-8译码器的设计

《电子设计自动化》实验报告实验一实验名称：３－８译码器的设计专业及班级：姓名：学号：一、实验目的：1.掌握组合逻辑电路的设计方法。2.掌握VHDL语言的基本结构及设计的输入方法。3.掌握VHDL语言的基本描述语句的使用方法。二、实验步骤（附源代码及仿真结果图）：1.建立工程，QuartusII--File--Newprojectwizard（注意工程目录中不能出现中文字符，不能建立在桌面上）；弹出窗口如图2-3所示。图2-3NewProjectWizard窗口2.点击next，在出现的对话框中输入如下项目信息：a.项目路径，如：D:\EDAexperiment\decoder38;b.项目名称，如：decoder38。如图2-4所示：图2-4项目路径和项目名称对话框3.点击2次next后，出现如图2-5所示的对话框：a.Devicefamily中选择CycloneIVE;b.Availabledevices中选择EP4CE115F29C7.图2-5器件选择窗口4.点击next后，出现EDA工具设置对话框。在Simulation一行中，ToolName选择ModelSim-Altera，Fomat(s)选择VHDL，如图2-6所示。图2-6EDA工具设置对话框5.点击next，出现如图2-7所示的对话框：图2-7新建项目汇总对话框6.点击Finish后，出现如图2-8所示的界面：图2-8decoder38项目界面7.点击File-New-VHDLFile，如图2-9所示。点击ok关闭对话框。图2-9新建VHDL文件窗口8.在文本编辑框内键入如下程序：LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.ALL;ENTITYdecoder38ISPORT(A,B,C,G1,G2A,G2B:INSTD_LOGIC;Y:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDdecoder38;ARCHITECTUREBehaviorOFdecoder38ISSIGNALindata:STD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0);BEGINindata=C&B&A;PROCESS(indata,G1,G2A,G2B)BEGINIF(G1='1'ANDG2A='0'ANDG2B='0')THENCASEindataISWHEN000=Y=11111110;WHEN001=Y=11111101;WHEN010=Y=11111011;WHEN011=Y=11110111;WHEN100=Y=11101111;WHEN101=Y=11011111;WHEN110=Y=10111111;WHEN111=Y=01111111;WHENOTHERS=Y=XXXXXXXX;ENDCASE;ELSEY=11111111;ENDIF;ENDPROCESS;ENDBehavior;9.将文件保存为decoder38.vhd后，开始编译，点击Processing-StartCompilation，编译成功后，出现如图2-10所示界面：图2-10编译成功界面10.再次新建一个vhdl文件，键入如下的modelsim测试程序：LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.ALL;ENTITYdecoder38_tbISENDdecoder38_tb;ARCHITECTUREBehaviorOFdecoder38_tbISCOMPONENTdecoder38PORT(A,B,C,G1,G2A,G2B:INSTD_LOGIC;Y:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDCOMPONENT;SIGNALA:STD_LOGIC:='0';SIGNALB:STD_LOGIC:='0';SIGNALC:STD_LOGIC:='0';SIGNALG1:STD_LOGIC:='1';SIGNALG2A:STD_LOGIC:='0';SIGNALG2B:STD_LOGIC:='0';SIGNALY:STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);CONSTANTCLK_PERIOD:TIME:=10ns;BEGINA=notAafterCLK_PERIOD;B=notBafter20ns;C=notCafter40ns;U1:decoder38portmap(A=A,B=B,C=C,G1=G1,G2A=G2A,G2B=G2B,Y=Y);ENDbehavior;11.将文件保存为decoder38_tb.vhd，编译通过。12.点击Tools-Options-General-EDAToolOptions,在ModelSim-Altera下，选择你安装ModelSim-Altera的文件夹下的win32aloem文件夹，如图2-11所示。点ok退出对话框。图2-11选项对话框13.点击Tools-RunSimulationTools-RTLSimulation，调出ModelSim-Altera软件，如图2-12所示。图2-12ModelSim-Altera界面14.在ModelSim-Altera界面下,选择File-New-Project，出现如图2-13所示的对话框：图2-13新建项目对话框输入项目名称，如decoder，点击ok出现如图2-14所示的界面。图2-14添加到项目界面15.选择AddExistingFile,将源代码decoder38.vhd和测试文件decoder38_tb.vhd一同加入项目。添加文件类型选择VHDL，添加界面如图2-15所示：图2-15添加文件界面16.点击Compile-CompileAll。17.在Library标签栏下，展开work下的decoder38_tb,如图2-16所示。双击behavior，将自动进入仿真界面，如图2-17所示。图2-16library界面图2-17ModelSim-Altera仿真界面18.点击Simulate-RuntimeOptions，弹出对话框如图2-18所示。在DefaultRun文本框中，输入100ms。图2-18RuntimeOptions对话框19.在屏幕中间object标签栏中选择所有要观察的信号，右键，Add-ToWave-SelectedSignals，点击工具栏中的Run图标，可以观测到仿真结果，如图2-19所示。可以通过工具栏中的ZoomIn，ZoomOut对仿真窗口进行调节。图2-19三八译码器仿真结果20.分配管脚：在QuartusII界面下，点击Processing-Start-StartAnalysis&Elaboration，在弹出的对话框中点击ok。21.点击Assignments-PinPlanner，打开PinPlanner对话框，如图2-20所示。图2-20PinPlanner对话框22.分别用SW0、SW1、SW2三个拨码开关对应A、B、C三个输入信号，SW3、SW4、SW5对应G1、G2A、G2B三个输入信号，LEDR0~LEDR7分别对应Y0~Y78个输出信号，查表1和表3，分配好引脚号，如图2-21所示。图2-21引脚分配界面23.将提供的USB电缆线一端接到DE2-115开发板的USBBlaster端口，一端连接计算机的USB接口，连接12V电源，然后开启DE2-115电源开关。24.点击Tools-Programmer，打开Programmer界面，如图2-22所示。图2-22Programmer界面25.点击HardwareSetup，弹出如图2-23所示对话框。在Currentlyselectedhardware下拉菜单中选择USB-Blaster[USB-0]。点击Close关闭对话框图2-23HardwareSetup对话框26.如果Programmer对话框中没有decoder38.sof，点击AddFile按钮，在项目路径下选择decoder38.sof。27.点击start，将sof文件载入到FPGA芯片中。从而完成整个设计过程。如图2-24所示。图2-24将程序载入FPGA成功界面28．在DE2-115开发板上通过拨码开关和LED灯验证整个设计的有效性。要注意的是，闲置的管脚一定要置输入三态（Asinputtri-stated）。因为必须确保该开发板当前没用到的Flash芯片与FPGA之间以高阻态相隔，否则会发生损坏芯片的危险！如果一开始开发板上所有LED灯都是亮的话，可按以下步骤进行处理：a.点击Assignments-Device，在弹出的对话框中点击DeviceandPinOptions;b.选择UnusedPins，在Reserveallunusedpins下拉菜单中选择Asinputtri-stated。点击ok两次关闭对话框。c.重新编译，下载。三、实验中发现的问题：1、程序代码输入后，但是编译有错误，经检查后发现在该语句Y:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0))中最后有两个括号，但是因为马虎，少输入一个括号导致编译错误；2、修改上面的错误后编译，仍然出现错误，多次检查后未发现错误，询问老师后得知需要改一个文本文件中的代码，修改完毕编译，错误得以解决，程序正常运行；3、没有采用实验报告册的测试程序，而是经老师帮助直接运用了工具栏中的仿真软件进行仿真的，但是仿真过程不大熟悉，先是没有找到run键，然后对于输入信号的赋值操作容易出错，所以还需要多次做实验室操作该软件才行；4、上机之前由于对实验没有仔细研究，因此编入程序时没有多大感悟，所以以后应该提前预习。