quartus软件及modelsim仿真实验报告.docx
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Verilog实验报告 实验一 Quartus及Modelsim软件的基本使用 一、 实验目的 熟悉Quartus和Modelsim软件的基本使用方法和步骤,熟悉基本的Verilog语法,学会用Verilog语言编写简单的程序。 二、 实验要求 熟练掌握Quartus和Modelsim软件工程建立、添加文件、编译运行和仿真的方法,学会写程序文件和测试文件。 三、 实验仪器和设备 1、 硬件:计算机 2、 软件:Quartus、Modelsim、(UE) 四、 实验内容 1、 运行Quartus软件建立工程并添加程序.v文件,编译运行,查看电路图。 2、 运行Modelsim软件建立工程并添加测试.v文件,进行仿真,查看波形图。 五、 实验方法和步骤 (一)Quartus软件的使用 1、 启动Quartus软件:双击桌面的Quartus快捷图标,进入如图1所示的界面。 图1-1 启动界面 2、 建立工程:选择菜单栏的【File】→【New Project Wizard】命令,弹出图2所示新建工程向导。 图1-2 新建工程向导 单击【Next】跳转至下一页。为方便工程管理,在新建工程之前,先新建一个文件夹,把工程保存在新建的文件下,并对工程进行命名。如图3所示。 图1-3 命名和存放 单击【Next】跳转至下一页。添加事先写好的.v文件。如图4所示。 图1-4 添加文件 (此处也可不添加,直接在建立好的工程中,选择【File】→【New】命令,新建一个Verilog HDL File,如图5所示。 图1-5 新建.v文件) 单击【Next】跳转至下一页。选择FPGA型号,如图6所示。因为本次实验不在硬件上实现,因此此步跳过。直接单击【Next】跳转至下一页。 图1-6 选择FPGA型号 直到出现【Summary】界面,单击【Finish】。如图7所示。 图1-7 结束 3、 编写程序:由按键控制led灯的亮灭。如图8。 图1-8 编写程序 4、 编译程序:在【Task】栏中找到如图所示,编译程序。如图9所示。 图1-9 编译程序 编译成功如图10所示。 图1-10 编译成功 5、 查看电路图:在【Netlist Viewers】文件夹下的【RTL Viewer】中查看程序对应电路图。如图11所示。 图1-11 电路图 (二)Modelsim软件的使用 1、启动Modelsim软件:双击桌面的Modelsim快捷图标,进入如图12所示的界面。 图1-12 启动界面 2、建立工程:选择菜单栏的【File】→【New】→【Project】命令,弹出图所示新建工程向导。如图13所示。 图1-13 新建工程 在弹出窗口中选择【Add Exiting File】,添加事先写好的测试文件和程序文件,如图14所示。 图1-14 添加文件 3、 编译运行:在空白处右键,在弹出窗口中选择【Compile】→【Compile All】,编译成功后如图15所示。 图1-15 编译成功 4、 进行仿真:选择【Library】标签,单击【work】前的【+】,在选中的测试文件中单击右键,在弹出菜单中选择【Simulate】,如图16所示。 图1-16 开始仿真 稍等后在如图17所示界面中选择【_inst】文件,右键选择【Add Wave】。 图1-17 添加波形 单击菜单栏中的图标开始绘制波形图。仿真结果如图18所示: 图1-18 仿真结果 六、 实验参考程序 1、 程序文件 module ex1( input wire clk, //定义输入输出 input wire rst_n, output reg led ); always@(posedge clk) //设置时钟沿检测 if(rst_n==0) //按键按下则led熄灭 led <= 0; else led <= 1; endmodule 2、 测试文件 `timescale 1ns/1ns //定义时间单位,/后面是时间精度 module tb_ex1(); //测试模块名定义tb reg clk; reg rst_n; initial //初始化 begin clk = 1; rst_n = 0; #200 //延时200ns rst_n = 1; //结束复位 end always #5 clk=~clk; //延时5ns后取反,得到clk周期 ex1 ex1_inst( //实例化(相当于函数调用) .clk(clk), //关联程序文件和测试文件的端口 .rst_n(rst_n), //前面用.连接 .led(led) ); endmodule 七、 实验小结 1、 做实验要养成良好的习惯,每次做实验时,都要建立一个新的文件夹存放实验所需的程序文件,为仿真时添加文件做准备,也方便以后的查找和使用。 2、 写程序前要想清楚电路实现原理,根据所学数电知识对各个元器件进行控制。 3、 写程序时注意排版美观整洁,同时注意添加注释。 4、注意程序中模块名要和文件名一致,否则程序报错,无法编译通过。 实验二 时钟分频和流水灯 八、 实验目的 学会对时钟进行分频,任意定义一段时间。同时写一个简单的流水灯程序。 九、 实验要求 能够掌握分频原理,并能进行任意时间的分频。运用分频,写一个流水灯程序,并用Modelsim软件进行仿真,查看波形图。 十、 实验仪器和设备 3、 硬件:计算机 4、 软件:Quartus、Modelsim、(UE) 十一、 实验内容 5、 编写时钟分频程序和测试程序,并进行仿真。查看波形图。 6、 编写流水灯程序和测试程序,并进行仿真。查看波形图。 十二、 实验方法和步骤 (一)时钟分频 6、 编写分频程序。 7、 编写测试程序。 8、 进行仿真,波形如图1所示。 图2-1 分频仿真结果 (一) 流水灯 1、编写分频程序。 7、 编写测试程序。 3、进行仿真,波形如图2所示。 图2-2 流水灯仿真结果 十三、 实验参考程序 (一) 时钟分频 1、程序文件 module div_clk( //模块名与文件名一致。定义端口列表, input wire clk, //输入线型 input wire rst_n, output reg clk_4 //输出定义为寄存器型 ); reg[3:0] cnt; //中括号定义位宽,定义中间变量cnt always@(posedge clk) if(rst_n==0) cnt <= 0; //复位为0,计数器也为0 else if(cnt==3) //当计数器=3时清零(可用else if) cnt <= 0; else cnt <= cnt+1; //计数器自加1 always@(posedge clk) if(rst_n==0) clk_4 <= 0; //复位为0.clk_4为0 else if(cnt==1) clk_4 <= 1; //当计数器为1时,时钟跳变为1 else if(cnt==3) clk_4 <= 0; //当计数器为3时,时钟跳变为0 endmodule 2、测试文件 `timescale 1ns/1ns module tb_div_clk(); reg clk; reg rst_n; wire clk_4; initial begin clk = 0; rst_n = 0; #100 rst_n = 1; end always #5 clk=~clk; div_clk div_clk_inst( .clk(clk), .rst_n(rst_n), .clk_4(clk_4) ); endmodule (二) 流水灯 1、 程序文件 module LSD( //模块名与文件名一致。定义端口列表, input wire clk, //输入线型 input wire rst_n, output reg[3:0] led ); reg[5:0] cnt; //中括号定义位宽,定义中间变量cnt reg clk_4; always@(posedge clk) if(rst_n==0) cnt <= 0; //复位为0,计数器也为0 else if(cnt==49) //当计数器=3时清零(可用else if) cnt <= 0; else cnt <= cnt+1; //计数器自加1 always@(posedge clk or negedge clk) //异步复位 if(rst_n==0) clk_4 <= 0; //复位为0.clk_4为0 else if(cnt==24) clk_4 <= 1; //当计数器为1时,时钟跳变为1 else if(cnt==49) clk_4 <= 0; //当计数器为3时,时钟跳变为0 else clk_4 = clk_4; always@(posedge clk_4 or negedge clk_4) if(rst_n==0) led <= 4'b0001; else led <= {led[2:0],led[3]};//位拼接 endmodule 2、 测试文件 `timescale 1ns/1ns module LSD(); reg clk; reg rst_n; reg cnt; wire led; initial begin clk = 0; rst_n = 0; #100 rst_n = 1; end always #5 clk=~clk; LSD LSD_inst( .clk(clk), .rst_n(rst_n), .led(led) ); endmodule 十四、 实验小结 1、 位拼接的用法: a=4'b1010 b=3'b101 c=4'b0101 d=5'b10001 用位拼接{} d<={b[2:1],c[1],a[2:1]} 流水灯 4'b0001 4'b0010 4'b0100 4'b1000 相当于把低三位左移,并最高位放在最低位 用位拼接可写为: led<={led[2:0], led[3]}; 低三位 最高位 2、 仿真时,可以选择不同的进制。在想要更改的地方右键,选择【Radix】,其中【Binary】为二进制。如图3所示。 图2-3 更改进制- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
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