北航自动化学院EDA实验：状态模块程序设计与Multisim仿真

"北航3系电路设计选修实验课主要涵盖EDA技术，使用Multisim和MaxPlus2等工具，旨在培养学生的电路设计能力，包括控制器设计、实用电路设计和硬件仿真。实验内容分为多个阶段，从Verilog HDL或AHDL编程到电路功能测试与验证。课程要求学生具备数电模电基础知识，了解CPLD和FPGA技术。考核方式包括设计完成、独立演示和实验报告提交。" 在《状态模块程序》这一主题中，我们看到了一个Verilog HDL代码段，用于描述一个交通灯控制的状态机。这个状态机模块名为`traffic-part`，它有四个输出信号`lamp`，表示四个不同的灯状态，以及两个输出信号`mm`，代表当前状态的编码。输入信号`xinput`可能是行人按钮，用于改变交通灯状态。状态机定义了四个状态`s0`到`s3`，每个状态对应不同的灯亮起顺序。此外，`lg0`、`lg1`和`lg2`是四位二进制数，分别对应不同灯组的亮起配置。 在状态机的时序逻辑中，`always`块监控着`clk`时钟边沿和`reset`复位信号。在检测到复位信号时，`mm`被置为初始状态`s0`。否则，根据当前状态`mm`的值，通过`case`语句更新状态和灯的状态。例如，在状态`s0`，如果`xinput`为高，则状态机将跳转到`s2`，否则保持在`s1`。这种设计模式在数字逻辑设计中非常常见，用于构建各种控制逻辑，如计数器、状态机等。 Multisim是一款流行的电路仿真软件，常用于模拟电路的行为，验证设计的正确性。在实验二中，学生将利用Multisim设计实用性电路，例如定时器和信号发生器，并通过仿真来调试和验证电路功能。这有助于学生在实际硬件实现之前理解电路的工作原理。 实验三涉及将设计结果下载到硬件设备仿真器上，进行实物验证，以确保设计符合预期并能在真实环境中工作。这通常需要使用像MaxPlus2这样的工具，它可以将Verilog HDL代码综合为可下载到FPGA或CPLD的配置文件。 课程的学习资源包括多本参考书籍，涵盖了Verilog HDL、FPGA设计、数字电子技术等多个领域，这些书籍将帮助学生深入理解和掌握电路设计和EDA技术。实验课程的考核不仅仅是完成设计，还包括独立完成电路演示和提交详细的实验报告，强调了实践能力和问题解决技巧的培养。 自顶向下的设计方法是电路设计中的一个重要原则，它提倡从系统层面开始设计，然后逐步细化到各个子系统和组件。这种方法允许设计师在高层次上理解系统，然后逐层深入细节，同时允许在任何阶段回溯和调整，以确保整个设计的完整性和正确性。在实验过程中，学生将有机会实践这一设计策略，从整体方案到具体电路实现，全面提高他们的设计技能。