FPGA数电实验报告
fpga 实验报告
fpga 实验报告FPGA实验报告引言：FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，广泛应用于数字电路设计和嵌入式系统开发中。
本实验报告旨在介绍FPGA的基本原理、应用领域以及实验过程和结果。
一、FPGA的基本原理FPGA由可编程逻辑单元（PLU）和可编程互连资源（ICR）组成。
PLU是FPGA 的核心，由逻辑门、寄存器和查找表等组成，通过编程可以实现不同的功能。
ICR用于连接PLU之间的信号线，实现不同模块之间的通信。
FPGA的可编程性使其具有灵活性和可重构性，适用于多种应用场景。
二、FPGA的应用领域1. 数字电路设计：FPGA可以实现各种数字电路，如逻辑门、加法器、乘法器等。
其可重构性使得电路设计师可以在硬件开发过程中进行快速迭代和调试，提高开发效率。
2. 通信系统：FPGA广泛应用于通信系统中的信号处理和协议转换等功能。
通过编程实现不同的通信协议，提高系统的兼容性和灵活性。
3. 图像处理：FPGA在图像处理领域有着广泛的应用。
通过并行计算的能力，可以实现实时图像处理和图像增强等功能，提高处理速度和效果。
4. 汽车电子：FPGA在汽车电子领域的应用越来越广泛。
例如，用于驾驶辅助系统、车载娱乐系统和车身控制等方面，提高汽车的安全性和性能。
三、实验过程和结果本次实验旨在设计一个简单的数字电路，并在FPGA上实现。
首先，我们使用HDL（Hardware Description Language）编写了一个4位二进制加法器的逻辑电路描述。
然后，使用FPGA开发工具将逻辑电路描述烧录到FPGA芯片中。
在实际操作中，我们按照实验指导书的步骤进行了硬件连线和编程配置。
通过FPGA开发工具提供的仿真功能，我们验证了逻辑电路的正确性。
在实际测试中，我们输入了两个4位的二进制数，并观察了输出结果。
实验结果表明，FPGA成功实现了4位二进制加法器的功能。
四、实验总结通过本次实验，我们深入了解了FPGA的基本原理和应用领域。
可编程逻辑器件实验报告
一、实验目的通过本次实验，使学生掌握可编程逻辑器件（FPGA）的基本原理和操作方法，了解其结构特点和应用领域。
通过实验，培养学生动手实践能力和创新意识，提高学生运用FPGA进行数字系统设计和验证的能力。
二、实验原理可编程逻辑器件（FPGA）是一种高度集成的数字电路，具有可编程性、可扩展性和可重用性。
FPGA主要由可编程逻辑单元、可编程互连资源、时钟管理单元、I/O单元等组成。
通过编程，用户可以根据自己的需求定制FPGA内部逻辑结构，实现各种数字电路功能。
FPGA编程通常采用硬件描述语言（HDL），如VHDL或Verilog。
HDL描述了电路的功能和结构，通过编译和综合，生成FPGA内部的逻辑资源分配和互连关系。
实验中，我们将使用Quartus II软件进行FPGA编程和仿真。
三、实验内容1. FPGA基础操作（1）安装Quartus II软件，熟悉软件界面和基本操作。
（2）搭建FPGA实验平台，包括FPGA开发板、电源、连接线等。
（3）将FPGA开发板连接到计算机，进行硬件初始化和配置。
2. FPGA编程（1）使用VHDL或Verilog语言编写实验程序，实现简单的数字电路功能，如全加器、编码器、译码器等。
（2）将编写好的程序导入Quartus II软件，进行编译和综合。
（3）观察编译报告，检查程序语法错误和资源占用情况。
（4）进行仿真，验证程序功能是否正确。
3. FPGA下载与验证（1）将编译后的程序下载到FPGA芯片中。
（2）使用示波器或逻辑分析仪等工具，观察FPGA输出的波形，验证程序功能。
（3）根据实验要求，修改程序参数，优化电路性能。
四、实验步骤1. 搭建实验平台（1）将FPGA开发板连接到计算机，确保所有连接线正确。
（2）检查电源电压，确保FPGA芯片供电正常。
2. 编写程序（1）打开Quartus II软件，创建新工程。
（2）选择合适的HDL语言，编写实验程序。
（3）保存程序，并添加到工程中。
fpga实验报告
fpga实验报告FPGA实验报告引言随着科技的发展和计算机应用的广泛应用，人们对于计算机硬件的需求也越来越高。
在这个背景下，FPGA（Field Programmable Gate Array）作为一种可编程逻辑器件，被广泛应用于数字电路设计和嵌入式系统开发。
本篇文章将就FPGA的基本原理、实验设计和实验结果进行探讨。
一、FPGA的基本原理FPGA是一种可编程逻辑器件，它由一系列可编程逻辑单元（PLU）和可编程互连资源（PIM）组成。
PLU可以根据用户的需求进行编程，实现不同的逻辑功能。
PIM则用于连接不同的PLU，构成用户所需的电路结构。
FPGA的可编程性使得它能够根据不同的应用需求进行灵活的配置和重构，具有很高的可扩展性和适应性。
二、FPGA实验设计在FPGA实验设计中，我们通常需要进行电路设计、编程和仿真等步骤。
1. 电路设计FPGA实验中的电路设计是实验的核心环节。
我们需要根据实验要求，设计出符合要求的逻辑电路。
在设计过程中，我们可以使用硬件描述语言（HDL）如Verilog或VHDL来描述电路结构和功能。
通过对电路进行分析和优化，我们可以得到满足实验要求的电路设计。
2. 编程在电路设计完成后，我们需要将电路设计转化为FPGA可识别的编程文件。
这一步骤通常使用专门的软件工具来完成，如Xilinx ISE或Quartus II。
通过这些软件工具，我们可以将电路设计转化为FPGA可执行的bit文件。
3. 仿真在将编程文件下载到FPGA之前，我们通常需要进行仿真验证。
通过仿真，我们可以验证电路设计的正确性和性能。
仿真可以帮助我们发现潜在的问题和错误，从而提前解决，确保实验的顺利进行。
三、FPGA实验结果在实验过程中，我们通过将编程文件下载到FPGA上，使其实现我们设计的逻辑电路。
通过实验，我们可以获得电路的输出结果，并对其进行验证和分析。
1. 输出验证通过与设计预期结果进行比对，我们可以验证电路的输出是否符合预期。
FPGA实验报告
FPGA实验报告一、实验目的本次FPGA实验目的是通过使用FPGA开发板，了解FPGA的基本原理和应用，培养学生对数字电路设计的基本能力。
二、实验原理FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑芯片，通过在芯片中加入多个查找表、可编程互连和触发器等基本模块，使得用户可以根据实际需求程序设计芯片的逻辑功能和互连关系。
FPGA的主要优点是能快速更新设计并且重配置灵活，而且速度快、功耗低。
本次实验我们使用的FPGA开发板是Xilinx Spartan-6系列，采用的开发环境是Xilinx ISE Design Suite。
三、实验内容1.实验用到的器件及端口我们使用的FPGA开发板上有多个输入输出端口，如LED灯、开关、按键等。
其中LED灯作为输出端口，开关和按键作为输入端口。
实验中，我们通过控制开关的状态，来控制LED灯的亮与灭。
2.设计电路我们的实验电路主要由一个FPGA芯片、多个LED灯、多个开关和按键等组成。
具体设计如下：（插入电路图）3.编写代码我们使用Verilog语言来描述逻辑电路的功能，并将其编写成代码。
代码示例如下：module led_controllerinput wire CLK,input wire [3:0] SWITCH,output reg [7:0] LEDcase(SWITCH)endcaseendendmodule4.烧录代码通过Xilinx ISE Design Suite的工具链，将上述代码综合、实现、生成比特文件。
然后通过JTAG接口将比特文件烧录到FPGA芯片中。
5.实验结果实验结果是通过观察LED灯的亮灭情况来验证代码的正确性。
根据开关的不同状态，LED灯的亮灭也不同。
四、实验总结通过本次实验，我们深入了解了FPGA的基本原理和应用，并且使用了Xilinx Spartan-6系列的开发板完成了LED控制的实验。
通过观察LED灯的亮灭情况，验证了我们编写的代码的正确性。
FPGA实验报告实验2
西南科技大学实验报告课程名称：基于FPGA的现代数字系统设计实验名称：基于HDL十进制计数、显示系统设计姓名：学号:班级：通信1301指导教师：刘桂华西南科技大学信息工程学院制基于HDL十进制计数、显示系统设计一、实验目的1、掌握基于语言的ISE 设计全流程；2、熟悉、应用VerilogHDL描述数字电路；3、掌握基于Verilog的组合和时序逻辑电路的设计方法；4、掌握chipscope 片内逻辑分析仪的使用与调试方法。
二、实验原理1、实验内容：设计具有异步复位、同步使能的十进制计数器，其计数结果可以通过七段数码管、发光二极管等进行显示。
2、模块端口信号说明：输入信号：Clk_50m ---系统采样时钟clk -------待计数的时钟clr ---------异步清零信号，当clr=0，输出复位为0，当clr=1，正常计数ena---------使能控制信号，当ena=1，电路正常累加计数，否则电路不工作输出信号：q[6：0]---------驱动数码管，显示计数值的个位cout -----------1bit 数据，显示计数值向十位的进位COM-----------共阳级数码管,公共端（接地，参考开发板原理图3、以自顶向下的设计思路进行模块划分：整个系统主要设计的模块是：十进制计数模块和数码管驱动模块，由于实验板的按键为实现硬件防抖，则需要将按键输入的时钟clk，先通过消抖模块消抖后，再输出至后续使用。
1）十进制计数器模块设计输入: CLK -------待计数的时钟CLR ---------异步清零信号，当CLR =0，输出复位为0，当CLR =1，正常计数。
EN---------使能控制信号，当EN=1，电路正常累加计数，否则电路不工作输出：SUM[3:0]---------- 计数值的个位。
即，在CLK 上升沿检测到SUM=9 时，SUM 将被置0，开始新一轮的计数。
tc ------------计数值的十位进位，即：只有在时钟CLK 上升沿检测到SUM=9 时，TC将被置1，其余情况下TC=0;在设计中可以使用always，if-else-if语句实现，设计中注意不要在两个以上的always 模块中对同一个变量进行赋值，否则会产生多重赋值源（multi-source）的问题。
FPGA实验报告5篇
FPGA实验报告5篇第一篇：FPGA实验报告FPGA实验报告专业：XXX 姓名：XXX 学号：XX一：实验目的1.熟悉Modelsim和Quartus II软件的运行环境和使用2.熟练使用Quartus II仿真软件生成网表。
3.熟悉FPGA前仿真和后仿真的整个流程。
二：实验内容编写counter计数器，在Quartus II仿真软件中生成网表，再在Modelsim中进行后仿真。
三: 实验步骤1.在Modelsim编写源程序（counter计数器及激励），编译源文件，确保程序的正确性，并进行前仿真，生成波形图如下：附：源程序如下：module counter(q,clk,reset);input clk,reset;output [3:0] q;reg [3:0] q;always @(posedge reset or negedge clk)if(reset)q <= 4'b0;elseq <= q + 1;endmodule module top;reg CLK,RESET;wire [3:0] Q;counter c1(Q,CLK,RESET);initialCLK=1'b0;always#1 CLK=~CLK;initial$monitor($time,“Q=%d”,Q);initialbeginRESET=1'b1;#5 RESET=1'b0;#180 RESET=1'b1;end endmodule 2.新建文件夹，将源程序counter.v放进去。
然后启动Quartus II仿真软件，生成网表。
1）.在【File】下拉菜单中选中New Project Wizard选项，出现对话框。
并指定工程工作目录、工程名称和顶层模块名，如图（a）所示。
2）.添加（Add）counter.v文件。
如图（b）所示。
3）.选择器件系列4）.指定其它ＥＤＡ工具，如图（ｄ）所示。
fpga实训报告
fpga实训报告摘要：本实训报告旨在介绍FPGA（现场可编程门阵列）的基本原理和应用。
文章首先介绍了FPGA的概念和发展历程，然后详细阐述了FPGA的结构和工作原理。
接着，报告列举了几个常见的FPGA应用领域，并重点介绍了在数字信号处理和通信系统中的应用。
最后，本报告总结了FPGA在实际项目中的优势和挑战，并展望了FPGA技术的未来发展方向。
1. 引言FPGA是一种可编程的逻辑芯片，具有灵活性高、性能强等特点，因而在数字电路设计和嵌入式系统开发中得到广泛应用。
本实训报告将深入介绍FPGA的原理和应用领域。
2. FPGA的概念和发展历程FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，最早由Xilinx公司于1985年推出。
与传统的固定功能集成电路相比，FPGA可以通过编程实现不同的逻辑功能。
随着技术的发展和需求的增加，FPGA的规模不断扩大，性能也不断提高。
3. FPGA的结构和工作原理FPGA由可编程逻辑元件、输入/输出接口和内部互联网络构成。
可编程逻辑元件由可编程查找表（LUT）、触发器和算术逻辑单元等组成，可以通过配置位流（Configuration Bitstream）来实现不同的逻辑功能。
内部互联网络用于连接各个逻辑元件和输入/输出接口，实现信号的传输和通信。
4. FPGA的应用领域4.1 数字信号处理FPGA在数字信号处理中广泛应用，例如音频和图像处理等。
由于FPGA具有并行计算能力和高速数据处理特性，可以实现实时的信号采集、转换和滤波等功能。
4.2 通信系统FPGA在通信系统中也有重要应用，例如调制解调器、协议转换器和网络路由器等。
通过FPGA的可编程性，可以根据不同的通信标准和协议进行灵活配置和优化设计。
4.3 自动化控制FPGA可应用于自动化控制系统，如工业控制和机器人控制等。
通过实时数据采集和处理，FPGA可以实现高精度控制和实时响应。
FPGA实验报告
FPGA实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是了解和掌握FPGA的基本原理、主要特点和应用领域，以及学习使用HDL语言进行FPGA设计和开发。
二、实验器材和软件1.实验器材：FPGA开发板、计算机；2. 实验软件：Xilinx Vivado。
三、实验内容1.FPGA基础知识学习首先，我们学习了FPGA的基本原理和主要特点。
FPGA（Field Programmable Gate Arrays）即现场可编程门阵列，是一种可在现场进行编程和重新配置的集成电路。
与常规的固定功能集成电路相比，FPGA具有灵活性和可重构性的优势，因此在各种应用领域得到广泛应用。
2.VHDL语言学习在了解了FPGA基础知识后，我们开始学习使用HDL语言进行FPGA设计和开发。
HDL（Hardware Description Language）即硬件描述语言，是一种用于描述数字电路结构和行为的语言。
在本次实验中，我们主要学习了VHDL（VHSIC Hardware Description Language）语言的基础语法和常用结构，如组合逻辑和时序逻辑。
3.FPGA设计实验基于学习的FPGA和VHDL知识，我们进行了一系列的FPGA设计实验。
首先，我们设计了一个组合逻辑电路，实现了一个两输入AND门的功能。
然后，我们设计了一个时序逻辑电路，实现了一个简单的计数器，能够在每个时钟上升沿时进行计数。
四、实验结果与分析通过实验，我们成功地实现了一个两输入AND门和一个计数器电路。
经过仿真和综合，我们验证了设计的正确性和可行性。
从实验中，我们不仅掌握了FPGA的基本原理和主要特点，也学习了使用HDL语言进行FPGA设计和开发的基本方法。
通过自己动手实验，我们加深了对FPGA的理解，并提高了自己的实践操作能力。
五、实验总结通过本次实验，我们对FPGA的基本原理和主要特点有了更深入的了解，也掌握了使用HDL语言进行FPGA设计和开发的基本方法。
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实验报告
课程名称：数字电子技术实验姓名：
学号：
专业：
开课学期：
指导教师：
实验课安全知识须知
1.须知1：规范着装。
为保证实验操作过程安全、避免实验过程中意外发生，学生禁止穿拖
鞋进入实验室，女生尽量避免穿裙子参加实验。
2.须知2：实验前必须熟悉实验设备参数、掌握设备的技术性能以及操作规程。
3.须知3：实验时人体不可接触带电线路，接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。
4.须知4：学生独立完成接线或改接线路后必须经指导教师检查和允许，并使组内其他同学
引起注意后方可接通电源。
实验中如设备发生故障，应立即切断电源，经查清问题和妥善处理故障后，才能继续进行实验。
5.须知5：接通电源前应先检查功率表及电流表的电流量程是否符合要求，有否短路回路存
在，以免损坏仪表或电源。
特别提醒：实验过程中违反以上任一须知，需再次进行预习后方可再来参加实验；课程中违反三次及以上，直接重修。
实验报告撰写要求
1.要求1：预习报告部分列出该次实验使用组件名称或者设备额定参数；绘制实验线路图，
并注明仪表量程、电阻器阻值、电源端编号等。
绘制数据记录表格，并注明相关的实验环境参数与要求。
2.要求2：分析报告部分一方面参考思考题要求，对实验数据进行分析和整理，说明实验结
果与理论是否符合；另一方面根据实测数据和在实验中观察和发现的问题，经过自己研究或分析讨论后写出的心得体会。
3.要求3：在数据处理中，曲线的绘制必须用坐标纸画出曲线，曲线要用曲线尺或曲线板连
成光滑曲线，不在曲线上的点仍按实际数据标出其具体坐标。
4.要求4：本课程实验结束后，将各次的实验报告按要求装订，并在首页写上序号（实验课
上签到表对应的序号）。
请班长按照序号排序，并在课程结束后按要求上交实验报告。
温馨提示：实验报告撰写过程中如遇预留空白不足，请在该页背面空白接续。
实验报告
课程名称：数字电子技术实验实验 6 ：学习应用 FPGA 实验日期：年月日地点：实验台号：
专业班级：学号：姓名：
评分：
教师评语：
教师签字：
日期：
一、实验目的
（1）了解Xilinx 公司Vivado 开发软件的使用方法。
（2）了解使用IP 库描述组合逻辑和时序逻辑电路的方法。
二、实验设备及元器件
三、实验原理
（简述实验原理，画出原理图）
四、实验内容
（简述每一项实验的实验方法，画出电路接线图，记录实验的数据、画出相关图表，对数据进行简单分析。
如需绘制曲线或波形请在坐标纸中进行。
）
为了实现9进制计数器，我们采用清零得方法，利用异步清零，
可以知道在1001的时候产生清零信号，输出端连接配置好的端口进行配置，从而实现输出7段显示计数器显示。
2、流水灯电路利用计数器，之后利用译码器，译码出的最小项用来显示右灯管的流水灯输出，
如图可知，前面的自清零，利用2/5分频计数器产生十进制计数，但是在8的时候进行清零，后部显示译码电路的译码器部分控制输出。
3、两个实验的输入部分都采用的是这样的输入变频电路模块，从而实现的输入为所需要的频率。
五、实验数据分析
（按指导书中实验报告的要求用图表或曲线对实验数据进行分析和处理，并对实验结果做出判断，如需绘制曲线请在坐标纸中进行）
实验现象已经在课上检查过了
六、问题思考
（回答指导书中的思考题）
（1）如果 6.5.4 中的时钟使用实验板上的 S1 开关输入。
输出端是否会出现因为输入抖动而无法正常工作的现象？如何解决？
机械按键有抖动的问题，需要进行消抖。
利用定时器或者触发器的消抖上升沿下降沿触发，滞回特性从而产生消除噪声的功能，可以解决。
（2）使用 FPGA 实现数字电路设计时需要在软件内进行几次编译？每次的功能是什么？
分为三大部：系统综合设定//也就是对程序进行综合，综合的结果可以查看，同时也可以查看时序综合报告以及能量消耗报告//—实现设定//在这一步骤结束后可以查看
FPGA逻辑电路等配置结果//—生成二次比特流文件
七、实验体会与建议
1、第一次上手实用FPGA板，整个编译的过程难度不是很大，更多的是熟悉这个系统的过程和几次编译后得到的结果都有什么作用，以及如何配置的问题。
2、这个vivado软件用的不是很熟练，单纯的利用图像把各个部分实现起来的效率和难度肯定是要高于代码的，所以还需要利用代码做好FPGA的开发。