2013-2014-1数字系统设计实验指导书(临时版)

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1、数字系统设计实验指导书课程名称：数字系统设计实验性质：设计性、验证性指导教师：李明面向对象：2011级电子信息工程所有学生机电学院教学实验中心电子信息综合实验室实验一bcd2seg译码器设计【实验目的】掌握CPLD/FPGA的开发软件QuartusII的使用流程；熟悉DE2-115开发板的结构，并会使用板上的拨码开关和七段数码管。【实验仪器】PC机1台Quartus-II软件1套DE2-115开发板1套，板载usb-blaster下载线。【实验原理】使用altera公司的QuartusII软件可以在其公司的FPGA上

2、实现各种任意数字逻辑的设计。ALTERA公司的QuartusII是Altera公司的第四代EDA集成开发环境，它操作方便、功能强大，提供了原理图输入和HDL语言输入功能，在环境中可以完成编译、查错、设计驱动信号、逻辑功能模拟、时序功能模拟、对FPGA／CPLD芯片编程以及SOPC的设计开发等功能。【实验内容】在DE2开发板上实现4位的二进制输入七段数码管显示的译码功能模块。【实验步骤】本实验中利用VerilogHDL在FPGA里面设计一个与门，请同学们按照以下步骤操作：1.在e盘新建一个目录e:fpgaexper

3、iment1,（如果此目录已经存在，则删除experiment1目录）用于存放本次实验中的设计文件。2.按下图操作打开QuartusII10.0软件3.弹出界面如下图所示，按下图选择选项，点击OK，如果没有弹出下面界面，跳至步骤5.1.弹出窗口如下图，点击OK2.弹出界面如下图，点击欢迎界面左上角的X关闭欢迎界面1.点击菜单File–〉New出现如下图，2.选择VerilogHDLFile，然后点击OK按钮在空白处敲入代码，如下图所示。点击save按钮，将此文件保存到e:fpgaexperiment1目录下，并

4、且命名为bcd2seg.v（注意：这里的文件名必须和module的模块名一致，不包括扩展名!）图1-31.在出现的对话框中按下图设置：点击Yes1.出现创建项目向导，见下图，点击next2.出现下面窗口，阅读一下说明，了解其含义，不要修改内容，点击next1.添加文件窗口，系统默认把刚才创建的文件加入到项目中了。2.选择器件窗口，Family选择CycloneIV，器件选择EP4CE115F29C7，和DE2-115开发板上的FPGA型号必须一致。见下图，然后点击Next1.EDA工具选择界面，默认都选择None1.

5、创建项目的最后页面，没有需要填写的内容，点击Finish即可。2.在quartus-ii中，执行菜单Processing->StartCompilation进行代码编译（快捷键Ctrl+L），如下图3.若没有语法错误，会弹出FullCompilationwassuccessful，如下图，若有错误，会在quartus的下面的message栏中给出错误的信息，请根据提示，修改代码至正确为止。1.编译正确后，需要对芯片进行引脚锁定。操作方式见下图：2.在此窗口中给出了设计中的端口，见下图要想验证本设计是否正确，就需要在本

6、设计的四个输入端口D3，D2，D1和D0输入高低电平的逻辑，而开发板上，可以提供高低电平输入的外设有switch。DE2-115上提供了18个switch，可以任意使用其中的4个，这里使用sw0~sw3，根据DE2-115的用户手册得知，这4个switch分别连接到了FPGA的4个特定的引脚上，因此，将本设计的4个输入锁定到这4个特定的引脚，就可以使用这4个引脚上的switch了。这四个引脚分别是（见图），其余的switch所连接的引脚参见DE2-115_User_manual的Page36表4-1。1.在Locat

7、ion中对应的位置三击，找到这些引脚并输入，见下图。同理设定7段数码管的所连接的引脚。参照DE2-115_User_manual的Page37表4-4，这里使用Hex0的连接的引脚，选择相应的引脚1.关闭引脚锁定界面，在Quartus-II中，执行Processing->StartCompilation进行代码编译（快捷键Ctrl+L），在这次编译中，会把引脚锁定的信息编译到生成的下载文件中。见下图2.编译结束后，会弹出对话框，点击OK。接下来进行程序下载操作。将开发板供电，然后将usb下载线D型头插入板子左上角的b

8、laster插座中，另一端插入电脑任意一个usb口上。按下开发板红色按钮，给开发板供电。打开Quartus-II的下载界面，命令见下图：1.弹出如下窗口，若在此窗口的左上角显示NoHardware，则按下图操作，确保开发板已经供电并且下载线已经正确连接至电脑，点击HardwareSetup按钮，弹出设置对话框，点击Currentselected