FPGA使用入門實驗報告示例

一．實驗目的

（1） 掌握ISE 13.2整合開發環境和Modelsim軟體的使用方法；

（2） 熟悉S6 Card實驗板的使用方法。

（3） 掌握使用Verilog HDL語言實現常用組合邏輯和時序邏輯的方

法。

（4） 瞭解Chipscope的功能與使用方法。

二． 實驗內容

（1） 熟悉S6 CARD實驗板；

（2） 熟悉ISE整合開發環境；

（3） 3位元加法器模擬與上板實驗

（4）m序列產生器模擬與在板Chipscope除錯。

三． 實驗過程依照指導書進行

四． 實驗程式碼分析

（1）3bit加法器（見註釋）

module m_seq_gen(

//埠I/O定義

input clk,//定義clk為輸入型別

input reset,//定義resert為輸入型別

output seq//定義seq為輸出型別

);

//內部訊號說明

reg [3:0] state;//定義變數state,為暫存器型,位寬為4

//功能定義

always @(posedge clk or negedge reset)//當clk上升沿來到或者reset下降沿來到，//觸發敏感事件，執行以下程式

begin

if(!reset)//如果不是reset下降沿來到

state <= 4'b1111;//state輸出結果為4位的二進位制數字1111

else

begin

state[3:1] <= state[2:0];//state從第二位到第四位輸出結果為其第一位//到第三位的數值

state[0] <= ^(state & 4'b1001);//state第一位輸出結果為state原來的//值與二進位制數1001相與的結果

end

end

assign seq = state[0]; //連續賦值，將state第一位值賦給seqEndmodule

（2）m序列測試檔案程式碼分析（見註釋）

module test_m;

// Inputs，將clk和reset定義為暫存器型別

reg clk;

reg reset;

// Outputs

wire seq;//將seq定義為連線型別

// Instantiate the Unit Under Test (UUT)

m_seq_gen uut (

(clk),

t(reset),

(seq)

);

initial begin

// Initialize Inputs，將初始值均設為0

clk = 0;

reset = 0;

// Wait 100 ns for global reset to finish

#100;

reset = 0;

#50 reset = 1;

// Add stimulus here

end

always #10 clk = ~clk;//產生測試時鐘，延時10s後使時鐘取反endmodule

五． 實驗模擬結果分析

1．3位元加法器（見註釋）

（1）功能模擬波形

由上圖可知加法器功能正常，且當a、b之和大於7時產生進位

（2）時序模擬波形

板子上撥碼開關的6、7、8和1、2、3分別作為加法器的輸入，D1-D4 LED燈分別表示cout和sum，撥動撥碼開關，觀察

LED

的變化。

實驗板實照

由上圖可證程式執行正常，3位元加法成功

2. m序列產生器

（1）產生原理：每一個週期內，第一個和第四個暫存器的值作異或

運算後，暫存器移位，運算出的值賦給第一個暫存器，構成新的系統暫存器狀態值。

（2）功能模擬波形

第一行為時鐘訊號，第二行為重置訊號，第三行為輸出的m序列。

（3）Chipscope波形