FPGA 作业一

最新推荐文章于 2024-06-24 12:00:00 发布
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这篇博客详细介绍了高速EDA设计作业一的内容，包括实验前的注意事项，如实验流程、node finder的使用和vwf波形激励设置。实验部分涉及拼接4-16译码器及使用161计数器完成不同计数需求，实验过程中观察到组合逻辑电路的竞争-冒险现象。

高速EDA设计 作业一

一 实验前注意事项

1 实验流程

  1. 新建bdf文件画出电路图
  2. 编译，编译后才能在node finder中找到相应管脚
  3. 新建vwf文件，先用node finder添加需要观察的信号，然后设置激励
  4. 观察波形

2 node finder使用

  • 打开vwf文件后，在信号导航栏右击鼠标，选择insert->insert node or bus
  • 确认原理图编译完成后，点击node finder中的list可列出输入输出信号

3 vwf波形激励

  • 在某信号的行，按下鼠标并拖动，选取激励区间
  • 信号导航栏左侧可用于设置各种激励类型
  • 设置波形结束时间end time，在edit->End Time中设置
  • 给输入设置周期信号，使用导航栏左侧闹钟样式激励

实验1：拼接4-16译码器

1 电路图bdf文件

4-16译码器

2 vwf激励结果

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<think>好的，我现在需要处理用户关于西安电子科技大学FPGA作业的请求。首先，用户提到了想查找相关的资料或指导，特别是示例或实验指导。我需要先回顾之前的引用内容，看看是否有相关信息。 查看引用[1]，里面提到了扬智电子笔试的题目，涉及数字电路设计，比如用MOS管搭二输入与非门，异步D触发器的Verilog代码，状态机设计等。这些内容可能与FPGA作业相关，因为FPGA实验通常涉及数字逻辑设计和硬件描述语言。引用[2]是关于C语言的预处理指令，虽然不直接相关，但可能用户在之前的提问中涉及编程基础，需要注意FPGA中可能结合Verilog和C的情况，但当前问题应聚焦于FPGA作业本身。用户的需求是西电的FPGA作业示例或指导，可能需要提供具体的实验项目、代码示例和设计思路。考虑到西电的课程可能包含基础的数字电路实验，比如组合逻辑、时序电路、状态机等，这些内容在引用[1]中的题目里也有涉及，如异步D触发器、状态机设计，可以作为参考。接下来，我需要生成相关的回答结构，确保符合用户的要求：结构清晰，分步解决，真实可靠。同时需要生成相关问题，可能涉及FPGA设计流程、Verilog编码技巧、实验常见问题等。 需要确保使用正确的中文术语，并且按照系统级指令处理数学公式和代码块。例如，代码部分用```python或```verilog包裹，行内公式用$...$，独立公式用$$...$$。另外，用户可能希望了解具体的实验步骤、代码示例以及调试方法。因此，回答中需要包含这些元素，并引用已有的资料，如引用[1]中的异步D触发器和状态机设计，作为示例。最后，生成的相关问题应围绕FPGA设计的不同方面，如设计流程、工具使用、常见错误、优化方法等，帮助用户深入理解。</think>### 西安电子科技大学 FPGA 作业示例与指导 西安电子科技大学（XDU）的 FPGA 实验通常围绕数字逻辑设计、硬件描述语言（Verilog/VHDL）和实际工程应用展开。以下是常见的实验类型及示例指导： --- #### **1. 基础组合逻辑设计** **实验目标**：用 Verilog 实现基本逻辑门（如与非门、全加器等）。 **示例代码（与非门）**： ```verilog module nand_gate(input a, b, output y); assign y = ~(a & b); endmodule ``` **验证方法**：通过仿真测试输入组合（如$00,01,10,11$），验证输出是否符合$y=\overline{a \cdot b}$[^1]。 --- #### **2. 时序逻辑设计** **实验目标**：实现 D 触发器或计数器。 **异步 D 触发器代码示例**（引用自扬智电子笔试题目[^1]）： ```verilog module async_d_ff(input d, clk, reset, output reg q); always @(posedge clk or posedge reset) begin if (reset) q <= 1'b0; else q <= d; end endmodule ``` **验证要点**： - 波形需体现时钟上升沿触发和复位信号优先级。 - 使用仿真工具（如 ModelSim）观察时序。 --- #### **3. 状态机设计** **实验目标**：设计一个售报机状态机，接受 1、2、5 分硬币，累计满 5 分后出货[^1]。 **设计步骤**： 1. **状态定义**： - 初始状态：$S_0$（0 分） - 中间状态：$S_1$（1 分）、$S_2$（2 分）、$S_3$（3 分）、$S_4$（4 分） - 完成状态：$S_5$（5 分，触发出货并复位） 2. **状态转移逻辑**： $$ S_{next} = (S_{current} + \text{coin\_value}) \mod 5 $$ 3. **Verilog 实现**：使用 `case` 语句描述状态转移与输出逻辑。 --- #### **4. FPGA 设计流程与工具** **前段设计流程**（参考扬智电子笔试题目[^1]）： 1. **需求分析** → **RTL 编码**（Verilog/VHDL） 2. **功能仿真**（ModelSim/VCS） 3. **综合**（Xilinx Vivado/Intel Quartus） 4. **布局布线** → **时序仿真** 5. **下载到 FPGA 验证** --- #### **5. 实验常见问题与优化** - **时序违例**：检查时钟频率与组合逻辑延迟，插入寄存器分割关键路径。 - **资源占用过高**：优化状态编码（如独热码改二进制码）或复用逻辑模块。 - **仿真与实物不一致**：注意未初始化的寄存器或异步信号毛刺。 ---
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