Spartan 3E FPGA开发板实验：构建数字时钟发生器

"本次实验是基于Spartan 3E Starter Kit FPGA开发板进行的，主要目标是通过熟悉的基本逻辑组件（如触发器、计数器和多路复用器）设计电路，生成用户指定频率的方波。实验完成后，学生将掌握一种可重复使用的知识产权。" 在San Jose State University的电气工程系EE178课程中，Fall 2007学期的Crabill实验室作业第二部分，重点是简单的逻辑设计。这个实验旨在让学员运用以往课程中学到的触发器、计数器和多路复用器知识，构建一个能够根据用户输入产生特定频率方波的电路。这个设计对于理解和应用数字设计原理至关重要。 图1展示了一个机械音乐播放器的概念，而图2则提供了即将创建的模块的符号表示。这个模块设计不允许使用锁存器，只能使用一个时钟和一个异步复位信号，这将挑战学员对同步数字系统设计的理解和实践能力。 参考文献中提到了Spartan-3E Starter Kit的用户指南，它是完成这个实验的重要参考资料。在这个设计中，学员需要创建一个模块，该模块能响应时钟和异步复位信号，并且根据输入参数生成不同频率的方波。这一设计要求学员不仅要熟练掌握基本逻辑门的使用，还要理解如何将这些基本单元组合成更复杂的逻辑电路，例如计数器，以便实现频率控制。 实验步骤可能包括以下几点： 1. 理解和分析任务需求，确定所需的基本逻辑单元。 2. 设计并实现一个可以计数的电路，其计数值与生成的方波频率相关。 3. 添加异步复位功能，确保在任何时刻都能复位计数器，回到预设的起始状态。 4. 使用多路复用器根据用户的输入选择不同的计数周期，从而改变方波的频率。 5. 在硬件上验证设计，确保电路按照预期工作，产生正确的方波频率。 通过这个实验，学生不仅能巩固数字逻辑的基础知识，还能提升动手能力和问题解决技巧，为未来更复杂FPGA项目的设计和实现打下坚实基础。同时，这个设计实例也展示了FPGA在自定义逻辑电路中的灵活性，以及它在电子系统中的广泛应用潜力。