EDA技术与应用讲义 第4章 电子系统设计实践(一

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本章内容一. 二. 三.

4位加法计数器设计 8位数码管显示扫描电路设计 13分频器电路设计

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一.4位加法计数器设计(一)1. 2. 3. 4.

--LIBARY IEEE; --USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY CNT4 IS PORT ( CLK

:

IN

BIT;

5.6. 7.

Q); END ENTITY CNT4;

:

BUFFER

INTEGER RANGE 15 DOWNTO 0

8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.

ARCHITECTURE bhv OF CNT4 IS BEGIN PROCESS(CLK) BEGIN IF CLK'EVENT AMD CLK = '1' THEN Q <= Q + 1; END IF; END PROCESS; END ARCHITECTURE bhv;

参见：

p108_ex5_1_CNT4

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4位加法计数器设计(一):图

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1. 2. 3.

LIBARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

4位加法计数器设计(二): IN STD_LOGIC;

4. 5.

ENTITY CNT402 IS PORT ( CLK

6.7. 8.

Q); END ENTITY CNT402;

:

OUT

STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)

9. 10. 11. 12. 13. 14.

ARCHITECTURE bhv OF CNT402 IS SIGNAL Q1 BEGIN PROCESS(CLK) BEGIN IF CLK'EVENT AMD CLK = '1' THEN : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

15.16. 17. 18. 19.

Q1END IF; END PROCESS;

<=

Q1 + 1;-Q <= Q1; ???

参见： Q1;

20.21.

Q

<=

p110_ex5_2_CNT402

END ARCHITECTURE bhv;

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4位加法计数器设计(二):图

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10.

ARCHITECTURE bhv OF CNT10 IS BEGIN PROCESS(CLK,RST,EN) VARIABLE CQI: STD_LOGIC_VECTOR( 3 DOWNTO 0);

4位加法计数器 设计(三)1. 2. 3.

11. 12. 13. 14. 15. 16.

LIBARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

4. 5. 6. 7. 8. 9.

ENTITY CNT10 IS PORT ( CLK, RST, EN CQ COUT ); END ENTITY CNT10;

BEGIN IF RST = '1' THEN 17. CQI := (OTHERS >='0' ); 18. ELSIF CLK'EVENT AMD CLK = '1' THEN 19. IF EN = '1' THEN 20. IF CQI < 9 THEN 21. CQI := CQI + 1; : IN STD_LOGIC;22. ELSE : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); 23. CQI := (OTHERS >='0' ); : OUT STD_LOGIC 24. END IF; 25. END IF; 26. END IF;27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37.

具有异步 复位(RST) 时钟使能(EN) 参见：p113_ex5_3_CNT10

IF CQI = 9 THEN COUT <= '1' ELSE COUT <= '0'; END IF; CQ <= CQI END PROCESS; END ARCHITECTURE bhv;

;

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4位加法计数器设计(三):图

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三.

8位数码管显示扫描电路设计

二.8位数码管显示扫描电路设计

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实验 电路

a…g为数码管的段控信号，对应FPGA 的PIO49、48、47、46、45、44、43、42

K1…K8为数码管的位控信号，对应FPGA 的PIO41、40、39、38、37、36、35、34

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1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46.

LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY SCAN_LED IS PORT ( CLK : IN STD_LOGIC; SG : OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); --段控制信号输出 BT : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) );--位控制信号输出 END; ARCHITECTURE one OF SCAN_LED IS SIGNAL CNT8 : STD_LOG

IC_VECTOR(2 DOWNTO 0); SIGNAL A : INTEGER RANGE 0 TO 15; BEGIN P1: PROCESS( CNT8 ) BEGIN CASE CNT8 IS WHEN "000" => BT <= "00000001" ; A WHEN "001" => BT <= "00000010" ; A WHEN "010" => BT <= "00000100" ; A WHEN "011" => BT <= "00001000" ; A WHEN "100" => BT <= "00010000" ; A WHEN "101" => BT <= "00100000" ; A WHEN "110" => BT <= "01000000" ; A WHEN "111" => BT <= "10000000" ; A WHEN OTHERS => NULL ; END CASE ; END PROCESS P1; P2: PROCESS(CLK) BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK = '1' THEN CNT8 END IF; END PROCESS P2 ; P3: PROCESS( A ) --译码电路 BEGIN CASE A IS WHEN 0 => SG <= "0111111"; WHEN 2 => SG <= "1011011"; WHEN 4 => SG <= "1100110"; WHEN 6 => SG <= "1111101"; WHEN 8 => SG <= "1111111"; WHEN 10 => SG <= "1110111"; WHEN 12 => SG <= "0111001"; WHEN 14 => SG <= "1111001"; WHEN OTHERS => NULL ; END CASE ; END PROCESS P3; END;

端口定义

设计 编码

<= <= <= <= <= <= <= <=

1 ; 3 ; 5 ; 7 ; 9 ; 11 ; 13 ; 15 ;

位选进程<= CNT8 + 1;

计数进程

WHEN WHEN WHEN WHEN WHEN WHEN WHEN WHEN

1 3 5 7 9 11 13 15

=> => => => => => => =>

SG SG SG SG SG SG SG SG

<= <= <= <= <= <= <= <=

"0000110"; "1001111"; "1101101"; "0000111"; "1101111"; "1111100"; "1011110"; "1110001";

译码进程参见：p145_ex5_22_SCAN_LED

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端口定义1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

LIBARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY scan_led IS PORT ( CLK : IN STD_LOGIC; SG : OUT STD_LOGIC_VECTOR ( 6 DOWNTO 0 ); -- segment control BT : OUT STD_LOGIC_VECTOR ( 6 DOWNTO 0 ) -- bit control ); END ENTITY scan_led;

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位选进程10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29.

ARCHITECTURE BEHAV OF scan_led SGINAL SIGNAL BEGIN P1: CNT8 A

IS

STD_LOGIC_VECTOR ( 2 DOWNTO 0 ); : INTEGER RANGE 0 TO 15;

PROCESS ( CNT8 ) BEGIN CASE CNT8 IS WHEN "000" => WHEN "001" => WHEN "010" => WHEN "011" => WHEN "100" => WHEN "101" => WHEN "110" => WHEN "111" => WHEN OTHERS END CASE; END PROCESS ledcoding;

BT <= "00000001"; BT <= "00000010"; BT <= "00000100"; BT <= "00001000"; BT <= "00010000"; BT <= "00100000"; BT <= "01000000"; BT <= "10000000"; => NULL;

A <=1; A <=3; A <=5; A <=7; A <=9; A <=11; A <=13; A <=15;

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计数进程30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38.

P2: PROCESS ( CLK ) BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK = '1' THEN CNT8 <= CNT8 + 1; END IF; END PROCESS P2;

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译码进程39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. 63.

P3: PROCESS ( A ) BEGIN CASE A IS WHEN 0 => BT <= "0111111"; WHEN 1 => BT <= "0000110"; WHEN 2 => BT <= "1011011"; WHEN 3 => BT <= "1001111"; WHEN 4 => BT <= "1100110"; WHEN 5 => BT <= "1101101"; WHEN 6 => BT <= "1111101"; WHEN 7 => BT <= "0000111"; WHEN 8 => BT <= "1111111"; WHEN 9 => BT <= "1101111"; WHEN 10 => BT <= "1110111"; WHEN 11 => BT <= "1111100"; WHEN 12 => BT <= "0111001"; WHEN 13 => BT <= "1011110"; WHEN 14 => BT <= "1111001"; WHEN 15 => BT <= "1110001"; WHEN OTHERS => NULL; END CASE; END PROCESS P3: END ARCHITECTURE BEHAV; -- 0 -- 1 -- 2 --

3 -- 4 -- 5 -- 6 -- 7 -- 8 -- 9 -- A -- B -- C -- D -- E -- F

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本试验思考1. 2.

3.

LED数码管是共阴极还是共阳极的？ 修改P1中的显示数据直接给出方式，增加8 个4位锁存器，作为显示数据缓冲器，所有 8个显示数据都必须来自缓冲器。缓冲器的 输入数据可设置为常数量。 修改P1编码，用开关8个开关控制显示8位 不同的数据。

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二.

13分频器电路设计

三.13分频器电路设计

设计要求: 在4位计数器的基础上实现13 分频器,输出周期信号的占空 比不作要求.

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The end.

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STD_LOGIC的取值1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

TYPE std_ulogic IS ( 'U', -- Uninitialized 'X', -- Forcing Unknown '0', -- Forcing 0 '1', -- Forcing 1 'Z', -- High Impedance 详细参见 'W', -- Weak Unknown STD1164.VHD 'L', -- Weak 0 'H', -- Weak 1 '-' -- Don't care ); 返回