Xilinx ISE软件在环形计数器设计中的应用

“lab2_ISE软件的使用.pdf，很好的资源啊” 本文主要介绍如何使用ISE软件进行数字逻辑设计，特别是通过一个具体的实验——设计和实现一个四位双向环形计数器来阐述。ISE是Xilinx公司提供的综合、仿真、配置和编程工具，用于FPGA（Field-Programmable Gate Array）和CPLD（Complex Programmable Logic Device）的设计。 实验目标主要包括三个方面： 1. 熟悉XUPV2P实验开发平台，这是一个常见的FPGA学习和开发平台，用于硬件原型验证和教学。 2. 掌握Verilog HDL（Hardware Description Language）语言，这是一种用于描述数字电路的编程语言，能够创建基本逻辑部件并在ISE中进行输入、编辑、调试和仿真。 3. 在ISE中进行时序约束、引脚指定和映射布线，以及时序仿真，最后将设计代码下载到实验板上进行实际运行验证。 实验设计了一个四位双向环形计数器，具有以下特性： - 当direction信号为0时，计数器向右移位；为1时，向左移位。 - 计数频率为2Hz，基于100MHz的系统时钟。 - 环形计数器的状态通过4个LED灯显示在实验板上，当direction、reset_n、slow_cnt和输入信号变化时，LED灯会按照预设逻辑变化。 设计任务包括： - 实现4个LED灯轮流点亮的功能，这需要一个计数器来控制LED的状态切换。 - direction信号由最右边的拨码开关控制。 - reset_n信号通过“ENTER”按钮触发。 - slow_cnt信号由“LEFT”按钮提供，用于控制是否插入分频器。 在功能示意框图中，当slow_cnt为1时，会添加一个50,000,000分频器，使得计数频率降低至2Hz。但由于这样的分频会导致仿真时间过长，所以在仿真阶段，我们将slow_cnt设置为0，不使用分频器。 代码部分展示了分频器和环形计数器的设计： 1. 分频器模块（div_n）使用参数n定义分频比，counter_bits表示实现n分频所需的计数器位数。根据2的对数关系确定counter_bits的值，确保能表示n的最大计数值。 2. 四位双向环形计数器模块（counter）接收时钟（clk）、复位信号（reset_n）、slow_cnt、direction输入，以及4位的count_out输出。它还包含额外的内部信号，如进位信号（cout1, cout2）和使能信号（en），用于实现环形计数器的移位逻辑。 通过这个实验，读者可以深入了解如何在ISE环境下使用Verilog HDL进行数字逻辑设计，包括设计、仿真、约束设定和硬件下载，同时理解分频器和环形计数器的工作原理。