数字系统设计练习ppt课件.ppt

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1、第6章　数字系统设计练习6.1开关、LED灯及多路复用器6.2二进制与BCD码的转换及显示6.3无符号数乘法器6.4锁存器和触发器6.5计数器6.6时钟与定时器6.7有限状态机6.8存储器块6.9简单的处理器6.10增强型处理器6.1开关、LED灯及多路复用器6.1.1将输入/输出器件连接到FPGA上DE2平台上提供了18个波段开关，可以作为电路的输入，表示为SW17～SW0；还有18个红色LED，表示为LEDR17～LEDR0，可以作为输出显示之用。使用红色LED显示波段开关状态的电路可以用Verilog语言简单地实现，代码如下：assignLEDR[17

2、]=SW[17];assignLEDR[16]=SW[16];assignLEDR[0]=SW[0];由于分别有18个红色LED和18个波段开关，因此在Verilog语言中可以很方便地用向量表示它们，进而可用一个赋值语句完成同样的功能。DE2平台上，LEDR17～LEDR0和SW17～SW0是与FPGA管脚直接相连的，使用这些管脚之前应参照本书附录B或DE2用户手册中DE2平台的引脚分配表，分配连接波段开关和LEDR的FPGA管脚，例如SW0连接在FPGA的N25脚，LEDR0连接在FPGA的AE23脚。最简单的做法是在Quartus中导入DE2_pin_a

3、ssignments.csv，导入方法参见本书2.10.3小节。为保证从DE2_pin_assignments.csv导入的引脚分配表能够正确使用，在Verilog模块中使用到的引脚名称必须与该文件中的完全一致，DE2_pin_assignments.csv中用SW[0]～SW[17]和LEDR[0]～LEDR[17]分别表示18个波段开关和18个红色LED灯，因此在编写的Verilog代码中也必须用这种方式来表示。用向量实现波段开关与红色LED相连的模块代码如代码6.1所示。代码6.1将波段开关与红色LED相连的Verilog代码。modulepart1(

4、SW,LEDR);input[17:0]SW;//波段开关output[17:0]LEDR;//红色LEDassignLEDR=SW;endmodule请按照以下步骤在DE2上实现代码6.1并进行测试：(1)新建一个QuartusⅡ工程，用以在DE2平台上实现所要求的电路，将FPGA器件设置为EP2C35F672C6。(2)建立一个Verilog文件，其内容如代码6.1所示，将该Verilog文件添加到工程中并编译整个工程。(3)导入DE2_pin_assignments.csv中的引脚分配或参照附录B中DE2平台的引脚分配表，分配连接波段开关和红色LED的

5、FPGA管脚。(4)编译该工程，完成后下载到FPGA中。(5)通过拨动波段开关并观察红色LED的变化来验证所设计的功能是否正确。6.1.22选1多路复用器图6.1(a)是一个2选1多路复用器电路，如果s=1，则输出m=y；如果s=0，则输出m=x。图6.1(b)是这个电路的真值表。图6.1(c)是该电路的符号表示。图6.1最简单的多路复用器这个多路复用器可以用以下的Verilog语句来实现：assignm=(∼s&x)

6、(s&y);这部分练习的任务是实现如图6.2(a)所示的8位2选1多路复用电路，需要用8个赋值语句。该多路复用器的输入为X和Y，都是8位宽，

7、输出M也为8位宽。如果s=0，M=X；如果s=1，则M=Y。图6.2(b)是该电路的符号表示。2选1多路复用器电路的具体实现步骤如下：(1)新建一个QuartusⅡ工程，用以在DE2平台上实现所要求的电路。(2)建立一个Verilog文件，用SW17作为输入s，以SW7～SW0作为输入X，以SW15～SW8作为输入Y，将波段开关与红色LED连接以显示其状态，用绿色LED即LEDG7～LEDG0作为输出M，将该Verilog文件添加到工程中。(3)导入DE2_pin_assignments.csv中的引脚分配或参照附录B中DE2平台的引脚分配表，分配连接波段开

8、关、红色LED以及绿色LED的FPGA管脚。(4)编译工程，完成后下载到FPGA中。(5)拨动波段开关并观察红色LED与绿色LED的变化，以验证8位2选1多路复用器的功能是否正确。图6.28位2选1多路复用器6.1.33位宽5选1多路复用器与图6.2(a)所示的2选1多路复用器不同，图6.3(a)所示电路的任务是实现一个5选1的多路复用器，即从5个输入x、y、w、u和v中选取一个输出到m。这个电路采用了4个2选1多路复用器来实现，输出选择用一个3位的输入s2s1s0实现，该电路的符号表示如图6.3(b)所示，表6.1为该5选1多路复用器的真值表。图6.35选

9、1多路复用器图6.4实现了一个3位5选1多路复用器，