安徽省大学生竞赛：FPGA实现逻辑与CPU设计项目详解

本题是关于FPGA平台的编程和设计竞赛题目，主要考察参赛者的硬件设计与软件实现能力。竞赛分为三个部分： 1. **简单逻辑题（20分）** - **七段数码管译码器**：要求设计一个能够将最右侧4位开关输入转换为十六进制显示在最右侧数码管的电路，包括编写Verilog HDL代码（3分）、仿真（3分）以及实际硬件上板验证（4分）。这涉及到基本的数字逻辑和接口电路设计。 - **数码管动态扫描**：需设计一个电路，能同时显示十六个开关的十六进制值在四个数码管上，同样涉及代码（3分）、仿真（3分）和验证（4分）。 2. **综合逻辑题（40分）** - **有限状态机设计**：针对给定的序列“001101101”，设计一个状态机来检测“10”序列，状态转移图绘制（6分）、基于图的电路实现（6分），以及仿真（6分）和硬件上板验证（8分）。接着扩展状态机以检测“1011”序列，涉及相应图示、代码、仿真和验证（各4分）。 3. **CPU设计题（40分）** - **MIPS微处理器设计**：参赛者需对一个32位MIPS微处理器进行定制，补充算术逻辑单元（ALU）、指令存储器（IM）和控制器（CTRL）的设计。设计须支持MIPS32-C7指令集，如addu、subu、ori、lw、sw、beq、jal。参赛者需提供设计报告（详细说明指令格式和设计方案）、Verilog HDL代码，以及针对提供的测试用例MIPS汇编程序段Test.asm的机器指令代码和地址（5分）。设计完成后，还需模拟并记录程序执行结果及涉及的寄存器和数据存储器的状态。 这些题目涵盖了基础的数字逻辑设计、状态机原理、高级微处理器架构设计以及系统级编程实践，要求参赛者具备扎实的硬件设计技能和软件编程理解。通过解决这些问题，参赛者不仅能够检验自己的逻辑思维和编程能力，还能提升在实际硬件环境中的工程实践经验。