QuartusⅡ与FPGA实验：层次化设计4位加法器及键盘扫描

"EDA实验讲义一重庆" EDA（电子设计自动化）实验是计算机硬件设计中的一个重要环节，旨在让学生熟悉和掌握使用EDA工具进行数字电路设计的方法。本实验以QuartusⅡ软件为核心，结合HN-FPGA11实验箱进行实践操作，帮助学生了解和运用VHDL语言进行层次化设计。 实验目标主要分为四点： 1. 学习并熟练使用QuartusⅡ软件，以及HN-FPGA11实验箱的操作。 2. 理解可编程器件的开发流程，包括设计、编译和调试。 3. 巩固VHDL编程基础，加深对硬件描述语言的理解。 4. 掌握层次化设计技巧，通过结构体的三种不同实现方式设计4位加法器。 实验内容包括： 1. 设计4位加法器，顶层使用原理图输入，底层使用VHDL文本输入，尝试结构体的Whenelse、Withselect和Case三种语法实现，并进行编译、调试。 2. 使用仿真工具分析设计结果，绘制波形图以验证设计的正确性。 3. 在实验箱上实际操作，绑定引脚，完成接线，并下载程序进行硬件验证。 4. 设计BCD码到LED的七段译码器，当输入非BCD码时，仅G段点亮。 5. 修改程序，使8位数字固定显示在数码管的1-8位上。 6. 将F键功能改为换向键，控制数字滚动显示方向。 实验所需器材包括： 1. 一台PC机，配备HP-FPGA11实验箱。 2. QuartusⅡ软件，作为主要的设计和编译工具。 实验步骤逐步展开： 1. 使用VHDL的Whenelse语法编写BCD到LED译码器的代码，确保编译无误。 2. 选择一种语法，完成编译、绑定引脚、下载到实验箱并验证结果。 3. 修改程序，只显示数码管1-6位的数据，并重复验证流程。 4. 实现F键换向功能，再次编译和下载验证。 实验过程需要记录源程序，例如程序段1展示了Whenelse语法的译码器代码，其他语法的实现同样重要。实验报告应包含所有必要的数据、图表和计算，以全面展示实验过程和结果。 实验结束后，教师会对学生的出勤、理论理解、方案设计、实验结果、问题回答及报告规范性进行评价，以全面评估学生在EDA实验中的表现和学习效果。通过这样的实践教学，学生不仅能深化理论知识，还能提高动手能力和问题解决能力。