内容概要：本文详细介绍了如何利用FPGA和Verilog编程实现16x16点阵屏的汉字动态显示系统。首先讨论了汉字存储方案，采用二维数组存储点阵数据并用case语句进行硬编码。接着阐述了动态扫描部分，运用双缓冲技术和状态机实现稳定的扫描机制。文中还讲解了左右移动、调速、暂停等功能的具体实现方法，如通过改变时钟分频系数调节速度，以及通过使能信号控制暂停。此外，作者分享了一些调试经验和移植到Vivado平台时需要注意的问题，如时钟约束和IP核替换。 适合人群：具有一定FPGA和Verilog编程基础的学习者、开发者。 使用场景及目标：适用于希望深入了解FPGA点阵屏显示原理和技术细节的人群，目标是能够独立完成类似项目的开发。 其他说明：文章提供了大量代码片段作为参考，帮助读者更好地理解和实践相关技术。同时提醒读者注意一些常见的错误和注意事项，如点阵消隐、跨时钟域信号同步等。

### 电子科技大学计算机组成原理实验课1—实验3：Verilog组合逻辑设计 #### 实验概述 本次实验主要围绕组合逻辑电路的设计与实现展开，利用Verilog硬件描述语言结合ISE软件进行具体操作。通过三个典型实例——3-8译码器、4位并行进算加法器以及两输入4位多路选择器的设计与仿真，深入理解组合逻辑电路的工作原理及其在实际应用中的重要性。 #### 实验目的 1. 掌握使用ISE软件进行硬件电路设计的基本流程。 2. 熟悉Verilog语言，并能够运用其完成组合逻辑电路的设计。 3. 学会编写仿真测试代码，验证电路功能的正确性。 #### 实验内容详解 ##### 1. 3-8译码器的设计与实现 - **原理**：3-8译码器是一种常见的数字电路组件，用于将三位二进制输入转换为八个独立的输出线之一。当输入特定的三位二进制码时，对应的输出线被激活，其余输出线保持非活动状态。本次实验使用的74x138译码器是一种输出低有效的3-8译码器，即当输入有效时，输出端中仅有一个为低电平(0)，其他均为高电平(1)。 - **真值表**： | G1 | G2A_L | G2B_L | C | B | A | Y7_L | Y6_L | Y5_L | Y4_L | Y3_L | Y2_L | Y1_L | Y0_L | |----|-------|-------|---|---|---|------|------|------|------|------|------|------|------| | x | 1 | x | x | x | x | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | | 1 | x | 1 | x | x | x | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | | ...| ... | ... |...|...|...| ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... | - **函数表达式**： - \(Y0_L=(G \cdot C’ \cdot B’ \cdot A’)\) - \(Y1_L=(G \cdot C’ \cdot B’ \cdot A)\) - \(Y2_L=(G \cdot C’ \cdot B \cdot A’)\) - \(Y3_L=(G \cdot C’ \cdot B \cdot A)\) - \(Y4_L=(G \cdot C \cdot B’ \cdot A’)\) - \(Y5_L=(G \cdot C \cdot B’ \cdot A)\) - \(Y6_L=(G \cdot C \cdot B \cdot A’)\) - \(Y7_L=(G \cdot C \cdot B \cdot A)\) - **逻辑电路图**：根据上述函数表达式，绘制出3-8译码器的逻辑电路图。 ##### 2. 4位并行进位加法器的设计与实现 - **原理**：并行进位加法器是一种能够同时计算多位数字加法的组合逻辑电路。4位并行进位加法器由多个一位全加器级联而成，每个全加器接收两个输入位及一个来自低位的进位位，并产生一个输出位和一个新的进位位。本次实验中，进位生成函数和进位传递函数分别为\(G_n = A_nB_n\)和\(P_n=A_n+B_n\)。 - **函数表达式**： - 进位生成函数：\(G_n = A_nB_n\) - 进位传递函数：\(P_n=A_n+B_n\) - 进位信号：\(C_n=G_n+P_nC_{n-1}\) - 结果信号：\(S_n=C_{n-1}⊕(A_n⊕B_n)\) - **逻辑电路图**：根据以上公式，设计出4位并行进位加法器的逻辑电路图。 ##### 3. 两输入4位多路选择器的设计与实现 - **原理**：多路选择器是一种可以根据控制信号从多个输入中选择一个输出的组合逻辑电路。本实验中的2输入4位多路选择器有两条数据输入通道和一条控制信号输入，根据控制信号的不同选择一条数据通道作为输出。 - **真值表**： | D0 | D1 | S | Y | |----|----|---|---| | 0 | 0 | 0 | 0 | | 0 | 0 | 1 | 0 | | 0 | 1 | 0 | 0 | | 0 | 1 | 1 | 1 | | 1 | 0 | 0 | 1 | | 1 | 0 | 1 | 0 | | 1 | 1 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 1 | 1 | - **函数表达式**：\(Y = S' \cdot D_0 + S \cdot D_1\) - **逻辑电路图**：根据上述真值表和函数表达式，绘制出两输入4位多路选择器的逻辑电路图。 #### 实验器材 - PC机 - Windows XP操作系统 - Xilinx ISE 14.7开发工具 #### 实验步骤 1. **建立新工程**：在ISE软件中创建新的工程项目。 2. **原理图或代码输入**：根据实验内容，使用Verilog语言编写相应的电路设计代码。 3. **设计仿真**：编写仿真测试代码，对电路进行功能验证。 #### 关键源代码 - **74X138 译码器** - **设计代码**：直接在ISE中输入3-8译码器的Verilog代码。 - **仿真测试代码**：编写测试代码，设置不同的输入值并观察输出变化。 - **仿真结果**：通过仿真结果分析译码器的功能是否正确。 - **4位并行进位加法器 74X283** - **设计代码**：使用Verilog语言编写4位并行进位加法器的代码。 - **仿真测试代码**：编写测试代码，验证加法器的功能正确性。 - **仿真结果**：通过仿真结果分析加法器的功能是否正确。 通过这次实验，学生不仅能够掌握Verilog语言的基本语法，还能深入了解组合逻辑电路的设计原理和工作方式，为进一步学习更复杂的数字系统设计打下坚实的基础。

### 电子科技大学计算机组成原理实验课1-实验5：Verilog时序逻辑设计 #### 实验概述 本次实验是电子科技大学计算机组成原理课程中的一个重要环节，主要目标是通过实际操作来掌握时序逻辑电路的设计方法，特别是使用Verilog硬件描述语言进行设计与仿真的过程。实验分为五个主要部分，包括边沿D触发器74x74、4位通用移位寄存器74x194、3位最大序列长度线性反馈移位寄存器（LFSR）、4位同步计数器74x163以及基于74x163设计的1Hz数字信号发生器。 #### 实验目的 1. **理解并掌握边沿D触发器74x74、同步计数器74x163、4位通用移位寄存器74x194的工作原理。** 2. **使用Verilog语言对这些基本组件进行设计与仿真。** 3. **设计一个3位LFSR计数器，并实现其功能。** 4. **设计一个1Hz数字信号发生器，作为LFSR计数器的时钟信号。** #### 实验内容详解 **1. 边沿D触发器74x74** - **工作原理**：边沿D触发器是一种基本的存储单元，具有置位和清零功能。当CLK（时钟信号）上升沿到来时，根据D输入的状态更新输出Q的状态。 - **Verilog设计**：使用Verilog代码描述该触发器的行为。例如，下面给出了一个简单的边沿D触发器的Verilog实现： ```verilog `timescale 1ns / 1ps module D(CLK, D, PR_L, CLR_L, Q, QN); input CLK, D, PR_L, CLR_L; output Q, QN; wire w1, w2, w3, w4; nand(w1, PR_L, w2, w4); nand(w2, w1, CLR_L, CLK); nand(w3, w2, CLK, w4); nand(w4, w3, CLR_L, D); nand(Q, PR_L, w2, QN); nand(QN, Q, w3, CLR_L); endmodule ``` **2. 4位通用移位寄存器74x194** - **工作原理**：4位通用移位寄存器允许数据按照指定的方向（左移或右移）移动，并可以通过不同的控制信号进行串行或并行加载数据。 - **Verilog设计**：使用Verilog描述74x194的逻辑行为。例如，可以使用如下的Verilog代码实现： ```verilog `timescale 1ns / 1ps module shift_register(DS, SH_LDS, MR, QS, QD); input [3:0] DS; input SH_LDS, MR; output reg [3:0] QS, QD; always @(posedge SH_LDS or posedge MR) begin if (MR) begin QS <= 0; QD <= 0; end else begin QS <= DS; QD <= QS << 1; end end endmodule ``` **3. 3位LFSR计数器** - **设计原理**：LFSR是一种特殊的移位寄存器，通常用于生成伪随机数序列。在这个实验中，需要设计一个3位的LFSR计数器。 - **Verilog设计**：利用上面提到的4位通用移位寄存器74x194和一些额外的逻辑门来构建3位LFSR计数器。设计时需要考虑反馈路径的构造。 **4. 4位同步计数器74x163** - **工作原理**：同步计数器能够在时钟信号的作用下递增计数。 - **Verilog设计**：使用Verilog语言实现74x163的功能。例如，可以使用以下代码： ```verilog `timescale 1ns / 1ps module counter(CLK, LD, ENP, Q, CO); input CLK, LD, ENP; output reg [3:0] Q; output reg CO; always @(posedge CLK or posedge LD) begin if (LD) begin Q <= 4'b0000; end else if (ENP) begin Q <= Q + 1; end end assign CO = (Q == 4'b1111); endmodule ``` **5. 1Hz数字信号发生器** - **设计原理**：利用74x163和其他小规模逻辑门设计1Hz的数字信号发生器。假设输入为100MHz，需要设计一个分频器来将频率降低到1Hz。 - **Verilog设计**：设计一个分频器，将100MHz的输入时钟信号分频为1Hz。这通常涉及多个计数器级联和适当的控制逻辑。 #### 实验总结 本次实验不仅让学生掌握了基本时序逻辑电路的设计方法，还学会了如何使用Verilog语言进行电路设计和仿真。通过具体的实验任务，学生能够深入理解各种时序逻辑元件的工作机制，并将其应用于实际的电路设计中。这对于未来从事计算机组成原理相关领域的学习和研究都是非常有帮助的。

视频四像素模式转单像素模式，输入数据96bit位宽，输出数据位宽24bit，输出时钟频率比输入时钟频率需提高4倍。仿真工程将testpattern测试图转换后再存为bmp位图。

视频单像素模式转双像素模式，数据位宽增加一倍，时钟频率可以降低一半。仿真工程将testpattern测试图转换后再存为bmp位图。

视频单像素模式转4像素模式，数据位宽增加4倍，时钟频率可以降低为四分之一。仿真工程将testpattern测试图转换后再存为bmp位图。

视频双像素模式转单像素模式，输入数据48bit位宽，输出数据位宽24bit，输出时钟频率比输入时钟频率需提高一倍。仿真工程将testpattern测试图转换后再存为bmp位图。

内容概要：本文详细介绍了基于FPGA的MSK（最小频移键控）调制解调技术的实现过程。首先从理论层面解释了MSK调制解调的基本概念及其优势，接着深入探讨了用Verilog语言在FPGA上实现MSK调制解调的具体方法，包括关键模块的设计思路和代码片段。随后，文章讲解了如何借助Xilinx Vivado工具完成整个项目的仿真、综合与验证，并最终将其部署到FPGA硬件平台上进行实际测试。最后，作者分享了在此过程中所面临的挑战及解决办法，强调了这一实践对于理解和应用通信算法的重要意义。 适合人群：对数字通信感兴趣的研究人员和技术爱好者，尤其是从事通信算法开发的专业人士。 使用场景及目标：适用于希望深入了解FPGA与通信算法结合的实际应用场景的人群，旨在帮助他们掌握MSK调制解调技术的实现细节，提升其在相关领域的技术水平。 其他说明：文中提供的实例和经验分享有助于读者更好地理解复杂的技术概念，并激发对未来研究方向的兴趣。

可编程逻辑器件大作业报告 高育哲 演示视频 作业内容 基于DE1-SOC开发板，使用Verilog语言开发了一个坦克大战小游戏。以下为该小游戏的特点解析： 玩法为人机对战的生存模式：敌方坦克无限复活，我方坦克只有10条生命。生命用完后，将结束游戏，显示ROM中存储的GAME OVER图像。 游戏中一共有一辆我方坦克和两辆敌方坦克（可以通过实例化模块增加）。 我方坦克的生命数通过开发板上的LED灯显示。复位后，LED0~9全亮，此后每损失一条命就有个LED灯熄灭。我方坦克每次被击中时，都会闪烁一次，并损失一条生命。 敌方坦克被击中后，会在2秒后在固定位置复活。复活期间会有动画，并无法移动且不能被击中。 游戏期间击中的敌方坦克数量作为最终的游戏分数。游戏分数通过七段数码显示管显示，显示范围为0~9999。 敌方坦克的运动和发射子弹由伪随机数产生模块控制。 通过四个防抖动的按键KEY0~4控制我

基于Vivado软件的Verilog半带滤波器仿真程序：涵盖IP核与非IP核实现流程，信号发生、合成、抽取变频等全环节模拟,基于fpga的半带滤波器仿真程序 1.软件：vivado 2.语言：Verilog 3.具体流程：包括ip核实现版本与非ip核实现版本，包含信号发生，合成，半带滤波器，抽取变频，fifo，fft流程，非常适合学习。 ,基于FPGA的半带滤波器仿真程序; Vivado软件; Verilog语言; IP核实现版本; 非IP核实现版本; 信号发生与合成; 半带滤波器; 抽取变频; FIFO; FFT流程。,基于Vivado的Verilog半带滤波器仿真程序：IP核与非IP核实现版本分析