THGSC-3型 实验指导书(EDA基础部分)(4)

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图1-27 仿真波形

6． 从设计文件到目标器件的加载

完成对器件的加载有两种形式，一种是对目标器件进行加载文件，一种是对目标器件的配置芯片进行加载。这里介绍对目标器件EP2C35F672C8 进行加载的方法。 1）使用下载电缆将PC 机与实验系统连接起来。

2）选择QUARTUSII 软件的Tool>Programmer 命令，进入编程器窗口，如图1-28 所示，如果没有设置编程硬件，则编程硬件类型为No Hardware，需要对编程硬件进行设置。点击Hardware Setup…编程硬件设置按钮，进入如图1-29所示的编程硬件设置对话框。

编程硬件设置编程硬件类型编程模式加载进度加载文件添加文件加载目标器件加载过程添加器件图1-28 编程器窗口

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图1-29 编程器硬件设置对话框

3）点击Add Hardware按钮，出现Add Hardware对话框，如图1-30 所示。

图1-30 编程硬件选择对话框

4）在Add Hardware对话框中，从Hardware type列表中选择所需要的硬件类型，如果是USB接口的请参照《用户手册》中的USB电缆的安装与使用，如果使用的是并口下载线则选取如图1-30所示的硬件类型，点击OK按钮，完成对硬件类型的设置。回到编程器硬件设置窗口， 点击Close按钮退出设置。

5）如果软件已运行一个工程，则在打开编程器的时候，编程器窗口会自动出现这个工程文件要加载到目标器件的文件，如果要加载其它文件可以单击“Add File…”从其它地方进行添加更改。选好加载文件后，再单击选择Progam/Configure，编程模式选取JTAG模式，点击Start进行文件加载，直到加载进度变为100%，文件成功加载完成。

六、实验结果

文件加载到目标器件后，拨动拨码开关，LED 灯会按三八译码器真值表对应地点亮。 七、实验报告

1．描述QUARTUSII 软件进行电路图形输入开发的过程；

2．实验过程中，除了在实验指导书中所述方法外，还有哪类方法；

3．简述FPGA的结构，实验电路中所用到的非门和与门在FPGA内部的具体实现原理； 4．若用文本方式进行输入，应该怎样操作；

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5．实验心得与意见。

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实验二 基于VHDL 格雷码编码器的设计

一、实验目的

1． 了解格雷码变换的原理。

2． 进一步熟悉QUARTUSII软件的使用方法和VHDL输入的全过程。 3． 进一步掌握实验系统的使用。 二、实验设备

1． PC机 1台； 2． Altera Blaster下载器 1根； 3． THGSC-3型实验箱 1台。 三、实验原理

格雷（Gray）码是一种可靠性编码，在数字系统中有着广泛的应用。其特点是任意两个相邻的代码中仅有一位二进制数不同，因而在数码的递增和递减运算过程中不易出现差错。但是格雷码是一种无权码，要想正确而简单的和二进制码进行转换，必须找出其规律。根据组合逻辑电路的分析方法，先列出其真值表再通过卡诺图化简，可以很快地找出格雷码与二进制码之间的逻辑关系。其转换规律为：高位同，从高到低看异同，异出‘1’，同出‘0’。也就是将二进制码转换成格雷码时，高位是完全相同的，下一位格雷码是‘1’还是‘0’，完全是相邻两位二进制码的“异”还是“同”来决定。下面举一个简单的例子加以说明。假如要把二进制码10110110转换成格雷码，则可以通过下面的方法来完成，方法如图2-1。

图2-1 格雷码变换示意图

四、实验内容

本实验要求完成的任务是变换8位的二进制码到8位的格雷码。实验中用SW1~SW8表示8位二进制输入，用LED模块的D1~D8来表示转换的实验结果八位格雷码。实验LED亮表示对应的位为‘1’，LED 灭表示对应的位为‘0’。通过输入不同的值来观察输出的结果与实验原理中的转换规则是否一致。开发系统中的拨码开关、与FPGA 的接口电路，LED 灯与FPGA 的接口电路以及拨码开关、LED 与FPGA 的管脚连接在《用户手册》都做了详细说明。

五、实验步骤

1． 打开QUARTUSII 软件，新建一个工程。 2． 建完工程之后，再新建一个VHDL File。新建一个VHDL 文件的过程如下：选择QUARTUSII 软件中的File>New 命令，出现New 对话框，中选择Design Files 页下的VHDL File，点击OK 按钮，打开VHDL 编辑器对话框。

3． 在空白编辑区，按照实验原理和实验内容所述功能，在VHDL 编辑窗口编写VHDL 程序。

4． 编写完VHDL 程序后，保存起来。

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5． 对编写的VHDL程序进行编译并仿真，对程序的错误进行修改。 6． 编译仿真无误后，依照拨码开关、LED 与FPGA 的管脚连接进行管脚分配。分配完成后，再进行全编译一次，以使管脚分配生效。

7． 连接Altera Blaster 下载器到开发系统的JTAG接口，系统上电，电源指示灯正常。 8． 用下载电缆通过JTAG 口将对应的sof 文件加载到FPGA 中。观察实验结果是否与实验内容要求一致。

六、实验结果

当设计文件加载到目标器件后，拨动拨码开关，LED会按照实验原理中的格雷码输入一一对应的亮或者灭。

七、实验报告

1． 给出设计文件的HDL代码； 2． 绘出仿真波形，并作说明； 3． 将实验现象记录下来； 4． 实验心得与意见。

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