FPGA基础实验：Xilinx ISE与VHDL测试

"哈工大计算机设计与实践课程关于FPGA功能测试的实验指导，主要涉及使用Xilinx软件创建VHDL测试代码来操作FPGA。实验内容包括基础的FPGA输入输出控制，通过Xilinx ISE设计流程，理解UCF文件的应用，以及初识VHDL硬件描述语言。实验平台为Digilent Nexys3 FPGA开发板。" 在这个实验中，重点知识涵盖了以下几个方面： 1. **FPGA基础**：Field Programmable Gate Array（FPGA）是一种可编程逻辑器件，能够根据用户需求重新配置其内部逻辑结构，广泛用于原型验证、硬件加速、嵌入式系统等领域。 2. **Xilinx ISE设计流程**：Xilinx ISE是Xilinx公司提供的一个集成开发环境，用于设计、仿真、综合和配置FPGA。设计流程通常包括创建工程、编写硬件描述语言代码、设置约束、综合、实现、生成比特流文件以及下载到FPGA。 3. **VHDL硬件描述语言**：VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种用于描述数字系统的硬件描述语言，它可以用来描述电路的逻辑功能和行为。在本实验中，学习者会学习如何用VHDL描述简单的逻辑控制，如控制LED灯亮灭。 4. **UCF（用户约束文件）**：User Constraint File用于定义FPGA外部接口的物理属性，如输入输出引脚分配、时钟约束等。在设计过程中，通过UCF可以确保硬件设计与实际硬件设备的连接匹配。 5. **Digilent Nexys3 FPGA开发板**：这是一款常用的教育和研究用开发板，集成了Xilinx FPGA芯片，配备有拨码开关、LED灯等外设，方便进行实验和项目开发。 实验步骤详细说明： 1. **VHDL语言描述硬件逻辑**：编写VHDL代码来描述所需的逻辑功能，例如，如何根据拨码开关的状态控制LED灯的亮灭。 2. **编辑UCF文件**：在UCF文件中指定FPGA引脚与实际硬件（如拨码开关和LED）的映射关系。 3. **综合编译硬件设计**：使用ISE工具对VHDL代码进行综合和实现，生成优化后的逻辑网表。 4. **下载验证**：将生成的比特流文件下载到FPGA中，通过观察实际硬件行为验证设计是否正确。 通过这个实验，学习者不仅能够掌握基本的FPGA设计和验证流程，还能了解VHDL语言的基础语法，为后续更复杂的FPGA设计打下基础。此外，实验还强调了工程文件的命名规范，避免使用中文字符和空格，这是良好工程实践的一部分。