FPGA组合逻辑实验：Vivado实现38译码器与全加器

"本次实验是关于组合逻辑设计的实践，主要使用了Vivado软件进行FPGA实现。实验包括三个部分：按照‘Vivado工程1.pdf’的案例完成实验，‘Vivado工程2.pdf’中的38译码器及多数表决器实现，以及一位全加器和四位加减法器的构建。实验目的是让学生掌握FPGA实现组合逻辑的基本方法，并通过板上运行验证设计的正确性。" 实验中涉及的知识点包括： 1. **Vivado软件**：Vivado是一款由Xilinx公司开发的综合设计环境，用于FPGA的设计、仿真、实现和调试。在实验中，学生需要学会使用Vivado创建项目、编写Verilog代码、配置IP核、仿真验证以及生成硬件描述语言（HDL）代码。 2. **组合逻辑设计**：组合逻辑是由一组无记忆的逻辑门组成的电路，其输出仅依赖于当前的输入状态，不具有存储信息的能力。实验中涉及的38译码器和多数表决器都是组合逻辑电路的例子。 3. **38译码器**：这是一种多输入多输出的逻辑电路，可以将一个高位二进制数字转化为多个低位输出，用于地址解码或数据选择等功能。在实验第二部分，学生需要生成38译码器的IP核，并使用它来实现多数表决器。 4. **多数表决器**：多数表决器是一种逻辑电路，用于确定多个输入信号中占多数的信号状态。在本实验中，可能要求学生设计一个电路，当超过半数的输入为某一状态时，输出就跟随这一状态。 5. **一位全加器**：全加器是能够处理进位的加法运算单元，可以将两个二进制位及一个进位输入相加，产生和与进位两个输出。实验要求学生实现一位全加器模块，并理解Ci、Si和Ci_1的含义。 6. **四位加减法器**：基于一位全加器，学生需要设计一个四位加减法器，能够进行4位二进制数的加法和减法运算。输入A和B通过开关（sw）控制，输出S和C通过LED显示，还包含溢出位（O）。 7. **Verilog HDL**：实验中所有逻辑电路的描述都是使用Verilog硬件描述语言完成的。学生需要熟悉Verilog语法，如输入输出声明、逻辑操作符（如^表示异或）、赋值语句（assign）等。 8. **约束源文件**：在FPGA设计中，约束文件用于指定物理引脚分配和时序约束，确保设计能正确地映射到FPGA芯片上。学生需要学习如何编写约束源文件来连接硬件接口。 9. **仿真验证**：在设计完成后，学生需要进行功能仿真以检验设计的正确性，通过观察仿真波形图判断逻辑运算是否符合预期。 10. **板上运行**：实验的最后一步是将设计下载到FPGA板上实际运行，并拍照记录结果，这验证了设计在硬件上的正确性。 通过这个实验，学生不仅掌握了基本的组合逻辑设计，还熟悉了FPGA开发流程，以及Verilog编程和硬件验证的方法。