Quartus II与Verilog FPGA设计实验教程
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更新于2024-08-01
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"Verilog hdl实验指导书_new.pdf"
这篇实验指导书主要涵盖了使用EDA工具Quartus II进行SOPC(System on a Programmable Chip)设计的基本过程,以及通过Verilog HDL语言设计数字电路的系列实验。该文档特别适用于初学者,详细介绍了Quartus II软件的使用,包括设计输入、编译、仿真和编程下载等多个环节,并提供了多个实用的Verilog HDL实验案例。
首先,Quartus II是Altera公司开发的一款强大的FPGA/CPLD设计软件,用于实现硬件描述语言(HDL)的设计输入、逻辑综合、时序分析、引脚分配、编程下载等功能。在Quartus II的设计过程中,主要包括以下几个步骤:
1. 建立新项目:创建项目时,需要指定一个顶层设计文件,项目名应与这个文件名保持一致。这一步骤通常涉及设置项目属性、选择目标器件等。
2. 设计输入:Quartus II支持多种输入方式,包括图形化的原理图输入、文本编辑(如Verilog HDL或VHDL)、内存编辑(如Hex或Mif文件),以及通过第三方EDA工具输入的EDIF、HDL、VQM等格式。此外,还可以使用LPM(Library of Predefined Modules)和宏功能模块来加速设计。
3. 编译:在指定器件、锁定引脚后,开始编译过程。编译包括预处理、合成、映射、布线等步骤,最终生成编程文件。编译报告会提供详细的设计信息,如逻辑资源占用、时序分析结果等。
4. 仿真:Quartus II内置了仿真工具,可以对设计进行功能验证,确保逻辑正确性。
5. 编程下载:完成设计并验证无误后,可以通过Quartus II将设计烧录到目标硬件(如GW48-PK2 SOPC/DSP实验开发系统)上。
实验部分,书中的内容详细列出了8个基于Verilog HDL的数字电路设计实验,这些实验涵盖了基础的逻辑门、组合逻辑电路、时序逻辑电路以及更复杂的系统设计,如:
- 实验1:4选1多路选择器设计,旨在让学生理解多路选择器的工作原理及其Verilog HDL描述。
- 实验2:8位硬件加法器设计,涵盖了基本的数字逻辑运算。
- 实验3:八位移位寄存器设计,讲解了移位操作在数字电路中的应用。
- 实验4:移位相加8位硬件乘法器电路设计,展示了如何使用Verilog实现更复杂的算术操作。
- 实验5:任意模加法/减法计数器,涉及计数器设计和Verilog中的计数逻辑。
- 实验6:六分频器的设计,学习频率分频概念。
- 实验7:交通灯控制系统,实际应用中的案例,包含状态机设计。
- 实验8:A/D采样控制电路设计,涉及到模拟信号与数字信号的转换控制。
这些实验不仅加深了对Verilog HDL语言的理解,也锻炼了实际动手能力,为SOPC系统设计打下坚实的基础。同时,GW48教学实验系统原理与使用介绍,使得学生能够更好地掌握实验平台的使用,确保设计能够顺利在硬件上实现。
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