西北工大Verilog状态机设计与FPGA实战教程

本次实验旨在通过西北工业大学的数字逻辑与Verilog设计课程，让学生深入理解并掌握Verilog语言在状态机设计中的应用以及在FPGA上的实际实现过程。实验四的重点在于以下几个方面： 1. Verilog语言基础：实验首先强调了掌握可综合的Verilog语言，这是一种硬件描述语言，用于描述数字电路的行为。学生需要熟练编写状态机模块，确保代码能被编译器理解和转换成可执行的电路结构。 2. Quartus II软件操作：使用Quartus II作为主要的设计和开发工具，包括创建新项目、添加源文件、编译和调试。学生需了解如何正确设置工程参数，如选择合适的FPGA型号（Cyclone IV EP4CE115F29C7），并确保模块名与工程名的一致性。 3. 跑马灯设计与FPGA实现：通过实例演示，学生将设计一个简单的跑马灯，该设计包含一个计数器和状态机。他们需要编写Verilog代码实现灯的亮灭模式变化，根据计数器的值来决定输出的二进制代码。这个过程涉及了时序逻辑的设计和测试验证。 4. 电路结构与管脚绑定：利用RTL viewer工具检查电路结构是否符合预期，确保设计的正确性。同时，通过pin planner功能，将设计的输入输出接口与开发板的物理引脚一一对应，这是硬件连接的关键步骤。 5. 综合与下载：完成所有设计和配置后，进行全编译生成可下载文件（.sof），以便将设计加载到FPGA上进行实际测试和验证。这一步骤涉及到编译错误的处理和调试，确保最终设计能够成功运行。 通过这个实验，学生不仅提升了Verilog编程技能，还学会了如何将设计概念转化为实际的硬件实现，这对于理解和应用现代集成电路技术至关重要。实验结束后，学生应该能够独立完成类似的状态机设计，并能对设计结果进行有效的分析和优化。