数7 fpga第三轮讲稿

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1、电气信息技术FPGA实验讲稿北京航空航天大学电工电子中心2009年10月12日2021/7/31电气信息技术实践基础FPGA实验的目的一、熟悉一款实验设备－KH31001二、学习一种硬件描述语言－VHDL三、掌握一款FPGA－Cyclone1C6Q四、熟悉一种集成开发环境－QuartusII-5.02021/7/32数字器件的种类2021/7/332021/7/34PLD应用实例2021/7/35主要PLD厂商ALTERA是最大可编程逻辑器件供应商之一。开发软件为MaxplusII和QuartusII。XILINXFPGA的发明者。开发软件为Foundition和ISE。全球PLD/F

2、PGA产品60%以上是由Altera和Xilinx提供的。可以讲Altera和Xilinx共同决定了PLD技术的发展方向。LatticeLattice是ISP技术的发明者，ISP技术极大的促进了PLD产品的发展，与ALTERA和XILINX相比。中小规模PLD比较有特色。ACTEL反熔丝（一次性烧写）PLD的领导者，由于反熔丝PLD抗辐射，耐高低温，功耗低，速度快，所以在军品和宇航级上有较大优势。2021/7/36硬件描述语言硬件描述语言(HardwareDescriptionLanguage)。硬件描述语言的作用：描述硬件的逻辑结构。硬件描述语言的种类：VHDL，Verilog等20

3、21/7/37实验箱结构框图2021/7/38实验箱实物图2021/7/39LED×322021/7/3107段（独立/扫描）显示器×82021/7/311VHDL工程设计流程图2021/7/312VHDL程序设计基本结构和程序设计例子a、b：输入端端口名s：通道选择控制信号输入端端口名y：输出端端口名功能描述：若s=0则y=a；若s=1则y=bIEEE库使用说明实体：器件mux21的外部信号接口说明，PORT相当于器件的引脚结构体：器件mux21的内部工作逻辑描述，即为实体描述的器件功能结构2021/7/313进程进程语句结构[进程标号：]PROCESS[（敏感信号参数表）]实体名I

4、S[进程说明部分]BEGIN顺序描述语句ENDPROCESS[进程标号]；进程的例子ARCHITECUREs_modeOFstartISBEGINp1:PROCESSBEGINWAITUNTILclock;--等待clock激活进程IF（driver＝‘1’）THENCASEoutputISWHENs1→output←s2WHENs2→output←s3WHENs3→output←s4WHENs4→output←s1ENDCASEENDIF;ENDPROCESSp1;ENDARCHITECUREs_mode;2021/7/314CASE语句结构CASE表达式ISWhen选择值>=顺序语

5、句;（“>=”相当于then）When选择值>=顺序语句;……ENDCASE;使用CASE语句需注意：1条件语句中的选择值必须在表达式的取值范围之内。2CASE语句的每个选择值只能出现一次。3CASE语句执行中必须选中且只能选中所列条件语句中的一条。这表明CASE语句至少包含一个条件语句。4除非条件语句的选择值能够覆盖CASE语句中表达式的值，否则最末一个条件句中的选择必须用“OTHERS”，它表明所有条件句中未能列出其他可能的取值。2021/7/3152021/7/316CASE语句常见错误SIGNALvalue:INTEGERRANGE0TO15SIGNALout1:STD_LOG

6、IC;……CASEvalueIS–缺少以when引导的条件句ENDCASE;CASEvalueISWHEN0=>out1<=‘1’;--value2～15的值未包括进去WHEN1=>out1<=‘0’;ENDCASE;CASEvalueISWHEN0TO10=>out1<=‘1’;--选择值中5～15的值有重叠WHEN5TO15=>out1<=‘0’;ENDCASE;2021/7/3172元件例化语句元件例化语句由两部分组成，前一部分对一个现成的设计实体定义为一个元件，第二部分则是此元件与当前的设计实体的连接说明，他们的语句格式如下：COMPONENT元件名ISPORT（端口名表）；E

7、NDCOMPONENT文件名；例化名：元件名PORTMAP（[端口名＝>]连接端口名,。。。）；例如：程序1LIBRARYIEEE；USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL；ENTITYnd2ISPORT（a，b：INSTD_LOGIC；c：OUTSTD_LOGIC）；ENDnd2;ARCHITECTUREnd2behvOFnd2ISBEGINC<=aNANDb；ENDnd2behv；2021/7/318程序22021/7/319综