基于实验箱的数字逻辑实验==参考、练习.docVIP

基于实验箱的数字逻辑设计实验 一、实验目的 （1）掌握基本逻辑电路的设计原理及其设计方法。 （2）熟悉CPLD 应用设计及EDA 软件的使用。 (3) 学会使用计算机组成实验箱中的可编程逻辑器件。 二、实验原理 本节实验使用大规模可编程逻辑器件MAXII EPM570T100C5 来设计实现一个由与和或门组成的简单电路。传统的数字系统设计只能是通过设计电路板来实现系统功能，而采用可编程逻辑器件，则可以通过设计芯片来实现系统功能。从而有效地增强了设计的灵活性，提高了工作效率。并能够缩小系统体积，降低能耗，提高系统的性能和可靠性。 对该器件的逻辑系统设计是通过使用硬件描述语言或原理图输入来实现的，硬件描述语言有ABEL、VHDL 等多种语言，本节实验是使用原理图输入来进行编程的。 下面是一个用原理图输入设计一个与或电路的例子。该电路有两组2位a1、a2，b1、b2 输入，三位s1,s2,s3 输出。 系统采用Quartus II 软件来对可编程逻辑器件MAXII EPM570T100C5 进行编程设计实验。Quartus II 可采用原理图或硬件描述语言来进行设计输入，并能对所设计的数字电子系统进行功能仿真和时序仿真。其编译器是此软件的核心，它能进行逻辑优化，并将逻辑映射到器件中去，自动完成布局与布线并生成编程所需要的熔丝图文件。该软件支持多种可编程逻辑器件。 三、实验仪器 （1）TDN-CM++计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。 （2）PC 微机一台。 四、实验步骤 (一) 逻辑电路设计（用VHDL或门电路图形符号实现） （1） 如图1-1 所示，运行Quartus II 软件。 （2）选择菜单File??New Project Wizard，如图1-2 所示，建立一个新工程。出现如图1-3 所示New Project Wizard 对话框界面。 （3） 点击“Next”出现如图1-4 所示的ADDERFILE 对话框界面，在FILE NAME 栏中输入“And_or”。 （4） 点击“Next”出现如图1-5 所示的器件设置对话框界面，选择CPLD 开发板使用的MAXII 系列EPM570T100C5 芯片，一直点击“Next”按钮，完成新工程的建立。 （5） 建立新工程后，选择菜单File??New，弹出如图1-6 所示的新建设计文件选择窗口。创建图形设计文件，选择图1-6 所示对话框中的“Device Design Files”页下的“Block Diagram/Schematic File”；若要创建VHDL 描述语言设计文件则可选择图1-6 所示对话框中“Device Design Files”页下的“VHDL File”。选择好所需要的设计输入方式后点击“OK”按钮，打开图形编辑器界面。 图1-1 运行Quartus II 软件界面 图 1-2 建立新工程向导 图1-3 New Project Wizard 对话框界面 (6) 选择File??Save As 菜单，在如图1-7 所示的文件保存对话框中，将创建的图形设计文件的名称保存为工程顶层文件名称。 (7) 在图形编辑器窗口中双击鼠标左键或选择菜单“Edit??Insert Symbol”，弹出如图1-8所示的Symbol 对话框界面。 图1-4 ADDFILE 对话框界面 图1-5 器件设置对话框界面 图1-6 新建设计文件选择窗口 图1-7 文件保存对话框 (8) 在Name 栏中输入AND2，所选择符号出现在Symbol 对话框的右边，点击“OK”按钮，选中该符号在合适的位置点击鼠标左键放置符号。重复上述两步，在图形编辑工作区域中分别放置所需符号。 (9) 将所需符号放置完成后，利用连线工具，如图1-9 所示进行连接，并将INPUT 与OUTPUT 更改名称。 (10) 设计完成后，选择File??Save 菜单，将创建的图形文件保存。选择Tools??Compiler Tool 菜单，出现如图1-10 所示的编辑工具界面。点击“Start”按钮开始对此工程进行逻辑分析、综合适配、时序分析等。 图1-8 Symbol 对话框界面 图1-9 And_or 原理图 (11) 如果设计正确则如图1-10 所示完全通过各种编译，如果有错误则返回图形编辑工作区域进行修改，直至完全通过编译为止。 (二)分配引脚及下载到开发板芯片 (1) 选择Assi