北航电气实验FPGA程序代码分享

"该资源包含了北京航空航天大学电气工程实验中使用的FPGA程序，涉及步进电机控制、电子钟实现、计算器逻辑以及交通灯控制系统等多个实验项目。提供的代码经过验证，可确保功能正确性。" 在这些FPGA程序中，我们可以看到两个主要的实体：一个是计算器（calculator），另一个是步进电机控制器（state_stepper_bis）。这两个实体都是用VHDL语言编写的，这是一种广泛用于硬件描述的语言，常用于FPGA和ASIC设计。 首先，让我们深入了解一下calculator实体。这是一个基本的逻辑运算器，它接受五个输入信号：a、b、c、data1和data2，以及一个输出数据out。使用IEEE库中的std_logic_1164和std_logic_unsigned包，可以进行二进制逻辑操作。entitycalculatoris定义了实体的接口，其中cba信号是一个组合输入a、b和c的三比特向量。calculator_arcofcalculatoris定义了架构，其中包含了一个过程来处理不同的逻辑运算。在这个过程中，根据cba的值，dataout被设置为data1和data2之间的与、或、非、异或或异或非操作的结果。这覆盖了基本的逻辑门功能。 接下来，我们来看state_stepper_bis实体，这是步进电机控制的一部分。它有三个输入：cp（时钟脉冲）、dir（方向）和一个四比特的输出op，用于控制步进电机的四个步骤。在这里，定义了一个状态机，类型为state，包括s0、s1、s2和s3四个状态，并使用了attribute来指定每个状态的二进制编码。presentstate和nextstate信号分别表示当前状态和下一个状态。switchtonextstate过程基于cp的边缘触发，更新状态机的状态。通过分析dir输入，步进电机可以按照正确的方向前进或后退。 这些FPGA程序展示了如何使用VHDL进行数字逻辑设计，包括逻辑运算和状态机的实现，这些都是数字系统设计的基础。它们还演示了如何将这些设计应用于实际的硬件系统，如步进电机控制和简单的计算器逻辑。这些实验不仅有助于学生理解数字逻辑概念，还能提升他们在硬件设计和FPGA编程方面的技能。