实验3.1 译码器实验

1.实验目的

熟悉和掌握FPGA开发流程和Lattice Diamond软件使用方法
通过实验理解基本门电路
掌握用Verilog HDL数据流基本门电路的方法

2.实验任务

本实验的任务是描述一个3-8译码器电路，利用拨码开关输入不同的输入量，利用LED表示输出值。

3.实验原理

译码器电路有n个输入和2n 个输出。每个输出都对应着一个可能的二进制输入。通常，一次只能有一个输出有效。编码器就是译码器的反向器件，他有2n输入和n个输出。3-8译码器的真值表如下，试写出8个输出的逻辑方程：

4.Verilog HDL建模描述

程序清单gates.v

// --------------------------------------------------------------------
// >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> COPYRIGHT NOTICE <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
// --------------------------------------------------------------------
// File name    : gates.v
// Module name  : gates
// Author       : Step
// Description  : Logic gates
// Web          : www.stepfpga.com
// 
// --------------------------------------------------------------------
// Code Revision History :
// --------------------------------------------------------------------
// Version: |Mod. Date:   |Changes Made:
// V1.0     |2015/11/11   |Initial ver
// --------------------------------------------------------------------
  module decode38
(
    //INPUT
    sw            ,
 
    //OUTPUT
    led
);
 
    //*******************
    //DEFINE INPUT
      //*******************
      //*******************
    input   [2:0]       sw          ;    
 
 
    //*******************
    //DEFINE OUTPUT
    //*******************
    output  [7:0]       led         ;     
 
    //********************
    //OUTPUT ATTRIBUTE
    //********************  
 
    //WIRES
    reg  [7:0]          led1            ;    
 
    //*********************
    //MAIN CORE
    //*********************
 
    //Plan A
    always @ (sw)
    begin
        case(sw)
            3'b000: led1=8'b10000000;
            3'b001: led1=8'b01000000;
            3'b010: led1=8'b00100000;
            3'b011: led1=8'b00010000;
            3'b100: led1=8'b00001000;
            3'b101: led1=8'b00000100;
            3'b110: led1=8'b00000010;
            3'b111: led1=8'b00000001;
        endcase
 
end
    assign led=~led1;
    /*  
    //Plan B
    assign led[0]=~(~a[2]&~a[1]&~a[0]);
    assign led[1]=~(~a[2]&~a[1]& a[0]);
    assign led[2]=~(~a[2]& a[1]&~a[0]);
    assign led[3]=~(~a[2]& a[1]& a[0]);
    assign led[4]=~( a[2]&~a[1]&~a[0]);
    assign led[5]=~( a[2]&~a[1]& a[0]);
    assign led[6]=~( a[2]& a[1]&~a[0]);
    assign led[7]=~( a[2]& a[1]& a[0]);
    */
endmodule

四、实验步骤

1.新建工程

双击打开Lattice Diamond软件，点击File—New—Project新建工程，输入工程名称，指定工程保存目录，单击Next，选择设备如下：

Family选择MachXO2，
Device选择LCMXO2-4000HC,
- Performance grade选择4，
- Package type选择CSBGA132，
- Operating conditions选择Commercial，
- Part Names为LCMXO2-4000HC-4MG132C。
- 选择综合工具Lattice LSE，完成。
2. 输入Verilog文件

点击File—New—File新建文件，类型选择Verilog Files，输入文件名称，选择保存路径，输入实验中的源代码后保存，编辑器会自动检查有无编辑错误，在下面的Output一栏会输出检查结果，如果有错误更正后重新保存直到没有报错为止。

3. 输入仿真文件

按照步骤(2)新建一个Verilog仿真文件，输入实验例程中仿真文件的代码后保存。在软件File List一栏中，右键单击“仿真文件”—Include for—Simulation,将文件设置为仿真文件（设置完成后文件图标的V会消失）。

4. 功能仿真

点击Tools选择Simulation Wizard或点击图标，按照仿真向导指示新建仿真工程，

输入工程名称，选择工程目录，选择Simulator为Active-HDL，
Process Stage选择RTL，
Add and Reorder Source：确认参与仿真的文件列表，Next
Parse HDL files for simulation：软件会编译仿真文件，若报错需修改后重新仿真
Summary：确认仿真工程信息，勾选Run simulator、Add top-level signals to waveform display和Run simulation，然后Finish

仿真软件会自动启动、运行仿真并显示仿真结果。查看仿真结果是否符合预期功能，如果不符合电路功能，则修改Verilog代码保存后，在Active-HDL中选择Design—Compile All 重新编译文件，编译通过后，在Simulation中重新开始仿真。

5. 综合

在Lattice Diamond软件的Process一栏，双击第一项Synthesize Design进行综合（确保仿真文件设置为simulation后不参与综合），综合结果会在下面的Output一栏中给出，如果有错误则修改Verilog文件后重新综合直至综合成功为止。

6. 分配管脚

打开Tools—Spreadsheet View或是点击图标在Port Assignments一栏中对输入输出信号分配引脚。

7. 布局布线

双击Process一栏的Map Design和Place & Route Design完成FPGA内部的布局布线。

8. 生成配置文件

勾选并双击JEDEC File生成可下载的jed文件。

9. 下载

打开Tools—Programmer或单击图标，根据下图选择设备和下载文件，点击上面的绿色按钮Program，下载jed文件到FPGA，下载成功后Status状态显示PASS（下载前确保下载器驱动成功安装）。观察开发板现象。

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