EDA技术试验一：Quartus II 软件和 DE2-115 开发板使用入门_任务三. 采用文本输入方式编写一个简单的程序,要求用 de2-115 开发板上的 sw0 拨

实验目的

1. 熟悉 Quartus II 开发环境，掌握原理图输入方式、文本输入方式和波形仿真；
2. 熟练掌握在 Quartus II 环境中进行 FPGA 设计的流程；
3. 熟悉 DE2-115开发板及其使用；

实验任务及要求

1. 任务一：熟悉 Quartus II 开发环境，掌握原理图输入方式，在 Quartus II 中用原理图方式实现半加器，并用 Quartus II5.1 中的波形仿真。仿真成功后，生成半加器图形符号以供后续程序调用。
2. 任务二：在 Quartus II 中用原理图方式实现全加器，并用 Quartus II5.1 中的波形仿真。要求调用任务一中的半加器来实现。
3. 任务三：采用文本输入方式编写一个简单的程序，要求用 DE2-115 开发板上的SW0 拨动开关控制 LED0 二极管的亮灭，当 SW0 拨到 1 的位置，LED0 亮，否则 LED0 灭。 通过该任务的实现，要求熟练掌握 DE2-115 开发板的使用方法，JTAG下载电缆驱动的安装方法。
4. 任务四：采用文本输入方式编写一个简单的程序，要求用 DE2-115 开发板上的SW17 拨动开关控制 LEDR17 二极管的亮灭，当 SW17 拨到 1 的位置，LED17亮，否则 LED17 灭。
5. 任务五：（选做）尝试采用 2 个拨动开关控制 4 个 LED 等的亮灭，要求：当输入00 时，LEDR0 亮；当输入为 01 时，LEDR1 亮；当输入为 10 时，LEDR2 亮；当输入为 11 时，LEDR3 亮。

实验原理与步骤

原理：

1. 任务一：半加器是完成一位数相加的组合电路，但是不考虑进位。
2. 任务二：全加器是将加位，被加位和低位进位相加得出本位和数和进位数。
3. 任务三：将开关 SW0 和 LED0 分别对应输入和输出信号达到用SW0控制 LED0 的目的。
4. 任务四：将开关 SW17和 LED17 分别对应输入和输出信号达到用SW0控制LED0的目的。
5. 任务五：将开关 SW0 和 SW1 的两个挡位对应输入信号的0和1，两个开关共有00，01，10，11四种输入结果，分别对应 LED0， LED1， LED2和 LED3 四个灯。

步骤：

1. 任务一：
   （1）开始菜单中打开 quartusII5.1 软件；
   （2）在 D 盘新建一个名为 sy11 的文件夹；
   （3）新建一个工程；
   （4）新建文件；
   （5）在画布上画出电路图；
   （6）保存文件，文件名保存为 sy11.bdf（注意扩展名为 bdf） ；
   （7）将当前文件设置为 top-level entity；
   （8）编译，单击工具栏的编译按钮 ；
   （9）编译成功后，仿真：①首先，建立仿真波形文件；②调整波形文件尺度； ③连续按下ctrl+shift+space 组合键，将波形窗口缩小，直至波形窗口的 竖直虚线出现；④按格子给各输入的值；⑤保存仿真波形文件，文件名 sy11.vwf；⑥执行仿真命令；⑦执行完仿真命令后，观察各种输入情况下得 到的输出的值，进行逻辑分析。
   （10）仿真成功后，将半加器设置成可调用的元件；
   （11) 实验一完成，此时可关闭工程。
2. 任务二：
   （1）在 D 盘新建一个文件夹，命名为 sy12；
   （2）新建一个工程，工程路径为 D:/sy12，工程名为 sy12。将任务一的文件夹 sy11中的sy11.bdf和sy11.bsf两个文件拷贝一份到当前工程所在文件sy12 中；
   （3）新建一个原理图文件，按照任务一的方法和步骤在画布中画出全加器的
   原理图。注意，需要调用的半加器模块在 project 中；
   （4）画好原理图，编译，仿真。
3. 任务三：
   （1） 在开始菜单中打开 quartusII10.0 软件；
   （2）在 D 盘新建一个文件夹，命名为 sy13；
   （3） 在 quartusII10.0软件中新建一个工程，工程路径为D:/sy13，工程名为sy13；
   （4）新建一个文本文件；
   （5）输入程序。并进行管脚分配；
   （6）保存文件；
   （7）编译；
   （8）编译成功后，下载程序；
   （9）在线测试。程序下载到开发板后观察程序运行结果是否与预期的一样，若
   不一样则需要修改程序。
4. 任务四：
   （1）在 D 盘新建一个文件夹，命名为 sy14；
   （2） 在 quartusII10.0软件中新建一个工程，工程路径为D:/sy14，名为sy14；
   （3）按照任务三中的方法输入程序。并进行编译下载，测试程序。
5. 任务五：
   （1）在 D 盘新建一个文件夹，命名为 sy15；
   （2） 在 quartusII10.0软件中新建一个工程，工程路径为D:/sy15，名为sy15；
   （3）按照任务三中的方法输入程序。并进行编译下载，测试程序。

源程序清单以及注释:

1. 任务三：

module sy13(in,out); 说明：此处 sy13 为模块名 
(*chip_pin="AB28"*)input in;         //以SW0作为输入
(*chip_pin="G19"*)output out;        //以LED0作为输出
assign out=in; 
endmodule 
1
2
3
4
5

2. 任务四：

module sy14(in,out); 说明：此处 sy13 为模块名 
(*chip_pin="Y23"*)input in;         //以SW17作为输入
(*chip_pin="H15"*)output out;       //以LED17作为输出
assign out=in; 
endmodule 
1
2
3
4
5

3. 任务五：

module sy15(in,out);
(*chip_pin="AB28,AC28"*) input[1:0] in; //以SW0、SW1作为输入  
(*chip_pin="G19,F19,E19,F21"*) output reg[3:0] out; //以LED0、LED1、LED2、LED3作为输出  
always @(*)
begin
case(in)
2’d0:out = 4’b0001;  //输入为00时LED0灯亮
2’d1:out = 4’b0010;  //输入为01时LED1灯亮
2’d2:out = 4’b0100;  //输入为10时LED2灯亮
2’d3:out = 4’b1000;  //输入为11时LED3灯亮
endcase
end
endmodule
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

实验结果与分析

实验结果

1. 任务一：
   
   半加器原理图
   
   半加器波形图

2. 任务二：
   
   全加器原理图
   
   全加器波形图

3. 任务三：
   
   任务三代码
   
   SW0关闭时LED0不亮
   
   SW0打开时LED0灯亮

4. 任务四：
   
   任务四代码
   
   SW17关闭时LED17不亮
   
   SW17打开时LED17灯亮

5. 任务五：将开关 SW0 和 SW1 的两个挡位对应输入信号的0和1，两个开关共有00，01，10，11四种输入结果，分别对应 LED0， LED1， LED2和 LED3 四个灯。
   
   任务五代码
   
   
   
   

实验结果分析

1. 任务一：
   仿真结果正确
   原因：
   a b sum out
   0 0 0 0
   0 1 1 0
   1 0 1 0
   1 1 0 1
   如上表所示：当a，b输入分别是00，01，10，11时，sum和out的波形图结果和表格中（即正确结果）一致。
2. 任务二：
   仿真结果正确
   原因：
   ain bin cin cout sum
   0 0 0 0 0
   0 0 1 0 1
   0 1 0 0 1
   0 1 1 1 0
   1 0 0 0 1
   1 0 1 1 0
   1 1 0 1 0
   1 1 1 1 1
   如上表所示：当ain，bin,cin输入分别是000，001，010，011,100，101，110，111时，sum和cout的波形图结果和表格中（即正确结果）一致。
3. 任务三：
   实验结果正确。
   原因：
   当SW0输入为0时，LED0不亮；当SW0输入为1时，LED0灯亮。
4. 任务四：
   实验结果正确。
   原因：
   当SW17输入为0时，LED17不亮；当SW17输入为1时，LED17灯亮。
5. 任务五：
   实验结果正确。
   当SW0，SW1输入为00时，LED0灯亮；当SW0，SW1输入为01时，LED1灯亮；当SW0，SW1输入为10时，LED2灯亮；当SW0，SW1输入为1时，LED3灯亮。