1、实验三 3-8译码器仿真及实现姓名：学号： 班级：日期： 一、 实验目的和要求本次实验使用Verilog 硬件描述语言在DE1开发平台上设计一个基本组合逻辑电路3-8 译码器，并完成功能仿真和时序仿真。二、 实验环境1、 PC机，Pentium 4 2.0G以上，内存1G以上，硬盘500G以上，1024768彩显，USB接口，网络接口，串口。2、 友晶DE1开发板和相关配件。3、 软件：Windows XP或者Windows 7操作系统，DE1配套光盘。三、 实验内容1、 编写3-8的Verilog程序。2、 构建仿真波形文件，实现QuartusII的功能仿真和时序仿真。3、 下载设计到DE1
2、，观察译码输出。四、 实验步骤1、 建立Quartus 工程：1）打开 Quartus II 工作环境。2）点击菜单项 File-New Project Wizard 帮助新建工程。3）输入工程目录、工程文件名以及顶层实体名。自己起名字，例如学号加38等。注意：输入的顶层实体名必须与之后设计文件的顶层实体名相同，默认的顶层实体名与工程文件名相同，本类实验均采用这种命名方法以便于管理。不要使用Quartus II的根目录作为工程目录。4）添加设计文件。如果用户之前已经有设计文件（比如.v 文件）。那么直接添加相应文件，如果没有完成的设计文件，点击Next 之后添加并且编辑新的设计文件。5）选择设
3、计所用器件。由于本次实验使用 Altera 公司提供的DE1 开发板，用户必须选择与之相对应的FPGA 器件型号，如下图：6）设置 EDA 工具。设计中可能会用到的EDA 工具有综合工具、仿真工具以及时序分析工具。本次实验中不使用这些工具，因此点击Next 直接跳过设置。7）查看新建工程总结。在基本设计完成后，Quartus II 会自动生成一个总结让用户核对之前的设计，确认后点击Finish 完成新建。8）培养良好的文件布局。Quartus II 默认把所有编译结果放在工程的根目录，为了让Quartus II 像Visual Studio 等IDE 一样把编译结果放在一个单独的目录中，需要指
4、定编译结果输出路径。点击菜单项Assignments-Device，选中Compilation Process Settings 选项卡，勾上右边的Save Project output files in specified directory，输入路径(一般为根目录下建立的debug 或者release子目录)。2、 使用Verilog HDL 完成硬件设计添加所需设计文件。本次实验通过 Verilog HDL 来描述所设计的硬件，因此要添加Verilog 设计文件到工程文件中去。1）点击菜单项File-New、点击图标或者使用快捷键Ctrl+N 新建一个设计文件，选择Verilog HDL
5、 File，点OK。2）输入硬件描述。 Quartus II 环境提供的文本编辑器中输入用户设计的硬件描述语言，在本次实验设计的是开关状态通过LED反映出来，输入代码如下。保存文件时注意和模块名相同。3）全编译文件。点击菜单项Processing-start compilation、点击图标或使用CTRL+L 执行全编译。 4）配置引脚。本实验还是利用DE1光盘中默认的引脚配置文件。该文件名为DE1_pin_assignments.csv，导入该文件。5）点击Pin Planner图标，查看引脚分配状况。6）完成分配引脚后，点击菜单项Processing-start compilation、或
6、点击图标或使用CTRL+L 执行全编译，生成sof 目标文件，注意观察警告或错误信息。3、 构建波形文件为了检查设计是否在理论上达到预期功能，要进行仿真，不考虑实际物理特性的是功能仿真，考虑实际时序特性的就是时序仿真了。首先要创建仿真输入波形文件。仿真时需要对顶层实体的输入管脚提供激励信号，在Quartus 软件中可以通过波形文件方便的输入。1） 点击菜单项File-New-VectorWaveform File2） 添加信号结点。在空波形文件中点击右键，进行选择。3） 自己摸索波形面板和信号右键功能，最终构造如下图所示波形：4、 仿真点击设置图标，在simulator setting 中选取仿真类型，依次进行功能仿真和时序仿真，注意功能仿真前要在Processing菜单中创建功能仿真网表文件。截取两种仿真结果图片，粘贴在以下位置。5、 下载到DE1将设计下载在 FPGA 中。点击菜单项Tools-Programmer 或者点击图标打开程序下载环境，选取刚才产生的.sof文件进行下载。最终调试，在DE1实验板上，扳动SW0SW2 开关，观察LEDR0LEDR7发光二极管的输出状况，分析译码关系。五、 实验结果和思考1、 逐条解释源程序。2、 说明功能仿真和时序仿真的区别。3、 如果有时间，修改文件，设计4-16译码器。
