XDU软工院FPGA初体验：控制二极管循环发光实验

"西安交通大学软件学院FPGA初学者实验报告，内容涉及Spartan3E开发板的使用，包括FPGA工程创建、设计输入、综合实现和硬件配置等步骤，旨在熟悉ISE软件和消除旋转开关抖动的设计方法。实验目标是通过旋转开关控制8个LED二极管循环发光，实现顺时针和逆时针移动。" 在这次FPGA实验中，学生们被引导了解和应用FPGA（Field-Programmable Gate Array）技术进行数字系统设计。实验的核心器件是Spartan3E FPGA开发板，它配备有8个LED和一个旋转开关。实验的主要目标包括： 1. **熟悉ISE软件**：ISE（Integrated Software Environment）是Xilinx公司提供的用于FPGA设计的集成开发环境，包含了设计输入、综合、仿真、实现和配置等一系列功能。学生需要学会如何使用该软件创建新项目、编写Verilog或VHDL代码、设置约束并进行硬件配置。 2. **Spartan3E开发板的配置流程**：配置FPGA是指将设计好的逻辑电路加载到FPGA内部的可编程逻辑单元中。学生需要掌握如何选择正确的芯片型号（如Spartan3EXC3S500E），并通过ISE软件完成配置。 3. **设计输入与综合实现**：学生需编写Verilog或VHDL代码来实现控制LED循环发光的功能。这通常涉及到状态机的设计，以根据旋转开关的信号变化改变LED的状态。在编写完成后，通过ISE进行综合，将高级语言描述转化为硬件逻辑门电路。 4. **消除抖动**：由于旋转开关可能产生的机械抖动，设计中需要包含滤波或延迟机制，以确保开关信号的稳定。例如，可以通过计数器或检测连续状态变化的方式来滤除短暂的抖动信号。 5. **约束文件的使用**：约束文件用于指定设计实现的物理限制，如引脚分配、时钟速度等。ISE支持文本和图形界面两种方式输入约束，PlanAhead作为图形界面工具，提供更直观的界面和强大的分析功能，帮助优化设计性能。 6. **测试及结果**：最后，学生需要通过实际操作开发板验证设计是否正确，观察LED按照预期循环发光，并记录实验结果。这一步可能涉及到硬件调试，如检查信号波形，以确保设计符合实验要求。 实验报告的结构包括实验原理、实现步骤、测试结果和实验总结，让学生全面回顾整个设计过程，理解FPGA工作原理，并对遇到的问题进行反思和总结。通过这样的实践，学生不仅能掌握FPGA的基本操作，还能提升问题解决能力和动手能力。