2568的ROM设计武汉理工.docx
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2568的ROM设计武汉理工
课程设计任务书
学生姓名:
陈湘宝专业班级:
电子科学与技术0901班
指导教师:
吴友宇工作单位:
信息工程学院
题目:
256×8的ROM设计
初始条件:
可用仪器:
PC机(QuartusII软件)硬件:
EDA-IV型实验箱。
要求完成的主要任务:
(1)设计任务
设计一个256×8的ROM。
(2)设计指导
1.在设计ROM时,根据ROM的大小,可以采用不同的方法进行设计,比如4×8、8×8或16×8的ROM可以采用数组描述或WHEN-ELSE。
2.数组描述ROM在面积上是最有效的,在用数组描述时,常把数组常量描述的ROM放在一个程序包中,这种方法可以提供ROM的重用,在程序包中应当用常量定义ROM的大小。
3.用WHEN-ELSE描述一个ROM,它却是最直观的,它是类似查表的方式来设计的,如下面的例程就是一个用WHEN-ELSE设计的16×8的ROM。
4.对于MAXPLUSII这个软件,对于用数组描述的ROM在编译过程中会出错,有可能MAXPLUSII在语法支持上不太全面,但可以用其他的VHDL语言仿真综合工具进行仿真或综合,如ACTIVEVHDL、MODELSIM、LEONARDO等。
(3)时间安排:
1、2012年6月11日集中,作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。
2、2012年6月12日至2012年6月15日,查阅相关资料,学习电路的工作原理。
3、2012年6月17日至2012年6月19日,电路调试
4、2012年6月20日至2012年6月21日,撰写实验报告。
5、2012年6月22日上交课程设计成果及报告,同时进行答辩。
课设答疑地点:
13楼电子科学与技术实验室。
指导教师签名:
年月日
系主任(或责任教师)签名:
年月日
摘要
只读内存ROM(Read-OnlyMemory),是一种半导体内存,其特性是一旦储存资料就无法再将之改变或删除。
通常用在不需经常变更资料的电子或电脑系统中,资料并且不会因为电源关闭而消失。
为便于使用和大批量生产,进一步发展了可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程序只读存储器(EPROM)和电可擦可编程只读存储器(EEPROM)。
本设计通过使用VHDL语言编程,采用数组描述的方式,设计出一个256×8的ROM。
经过QuartusII软件仿真,完全达到了设计要求。
关键字:
ROM;数组描述;VHDL;仿真
Abstract
Read-onlymemoryROM(Read-OnlyMemory),isasemiconductormemory,theiridentityinformationisstoredonceandthenwillnotbeabletochangeordelete.Theyareoftenusedwherethedevicesdonotneedfrequentchangessuchasintheelectronicorcomputerinformationsystems,informationanddoesnotdisappearbecausethepower-down.Foreaseofuseandmassproduction,thefurtherdevelopmentofaprogrammableread-onlymemory(PROM),erasableprogrammableread-onlymemory(EPROM)andelectricallyerasableprogrammableread-onlymemory(EEPROM).ThisdesignisdesignedbyVHDLlanguage,usingthearrayinthemannerdescription,finallydesignaofROMthe256×8;WiththehelpoftheQuartusIIsoftwaresimulationtesting,weknowtheromfullymeetthedesignrequirements.
Keywords:
ROM;arraydescription;VHDL;simulation
1VHDL简介
VHDL(VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage)是IEEE标准的硬件描述语言,是现代电子系统设计的首选硬件设计计算机语言。
本篇介绍VHDL的语法基础、用VHDL进行系统设计的基本方法、以及VHDL的设计实例等。
从宏观的角度看,VHDL的语法构成了程序的各组成部分;微观上看VHDL的语法是各种语句的运用细节。
本章在VHDL的特性之后,从这两个角度简要介绍VHDL的语法基础。
VHDL是用形式化的方法描述数字电路和设计数字逻辑系统的语言。
主要用于描述离散电子系统的结构和行为。
应用VHDL进行系统设计,有以下几方面的特点:
1 功能强大VHDL具有功能强大的语言结构。
它可以用明确的代码描述复杂的控制逻辑设计。
并且具有多层次的设计描述功能,支持设计库和可重复使用的元件生成。
VHDL是一种设计、仿真和综合的标准硬件描述语言。
2 可移植性VHDL语言是一个标准语言,其设计描述可以为不同的EDA工具支持。
它可以从一个仿真工具移植到另一个仿真工具,从一个综合工具移植到另一个综合工具,从一个工作平台移植到另一个工作平台。
3 独立性VHDL的硬件描述与具体的工艺技术和硬件结构无关。
设计者可以不懂硬件的结构,也不必管最终设计实现的目标器件是什么,而进行独立的设计。
程序设计的硬件目标器件有广阔的选择范围,可以是各系列的CPLD、FPGA及各种门阵列器件。
4 灵活性VHDL最初是作为一种仿真标准格式出现的,有着丰富的仿真语句和库函数。
使其在任何大系统的设计中,随时可对设计进行仿真模拟。
所以,即使在远离门级的高层次(即使设计尚未完成时),设计者就能够对整个工程设计的结构和功能的可行性进行查验,并做出决策。
5 可操作性VHDL具有类属描述语句和子程序调用等功能,对于已完成的设计,在不改变源程序的条件下,只需改变端口类属参量或函数,就能轻易地改变设计的规模和结构。
2设计思路
在设计ROM时,根据ROM的大小,可以采用不同的方法进行设计,比如4×8、8×8或16×8的ROM可以采用数组描述或WHEN-ELSE。
数组描述ROM在面积上是最有效的,在用数组描述时,常把数组常量描述的ROM放在一个程序包中,这种方法可以提供ROM的重用,在程序包中应当用常量定义ROM的大小。
用WHEN-ELSE描述一个ROM,它却是最直观的,它是类似查表的方式来设计的。
本次课程设计所用的方法是用MagaVizardPlug-InManager实现256×8的ROM设计。
利用QuartusⅡ自带的ROM程序完成设计,通过调用.mif文件或者.hex文件,完成查表,实现所要求的功能。
设计的硬件图,如图2.1所示。
图2.1256×8的硬件图
3程序的设计与调试
运行QuartusII,创建一个新的工程如图3.1所示。
图3.1创建工程
然后,打开MagaVizardPlug-InManager完成程序的设计,并将生成的程序保存到新建的VHDL文件中。
其中MagaVizardPlug-InManager的开始界面如图3.2所示。
进行256×8的ROM设计的关键步骤如图3.3所示。
图3.2MagaVizardPlug-InManager的开始界面
图3.3选择设计256×8的ROM
生成的程序如图3.4所示。
导入的.mif文件如图3.5所示。
运行结果如图3.6所示。
图3.4生成的VHDL程序
图3.5导入的.mif文件
图3.6程序运行结果
4软件仿真与硬件调试
4.1软件仿真
新建仿真文件,设定好参数之后,得到正确的仿真结果如图4.1所示。
图4.1仿真结果
波形部分如图4.2所示。
图4.2仿真波形图
4.2硬件调试
将本程序下载到试验箱,进行实验验证。
硬件调试时按照实验箱上的接口连接,进行调试,检查效果。
步骤如下:
1 选择Cyclone系列芯片;
2 管脚重新分配与定位;
3 输入输出管脚的名称;
4 下载到实验箱中运行。
经实验测试,结果与仿真结果一致,取得了满意的效果。
程序下载图如图4.3所示。
图4.3程序下载
5心得体会
通过这次设计,我对EDA的学习和理解有了更深刻的认识和体会,让我对它有了更加浓厚的兴趣,对EDA设计软件QuarterⅡ的使用也更加熟练。
在设计过程中,我们遇到了很多困难,不知道该从何入手。
ROM的设计和数字钟、频率计、抢答器的设计思路不一样。
它不是通过时钟信号的电平或者边沿控制的,一时间难以下手。
通过资料的查询,我通过MagaVizardPlug-InManager完成程序的设计。
在完成VHDL的编辑以后,进行编译,结果没有出现错误,但是却没有显示,在我们细心的检查和排查之下,最终知道导入文件时最好用.mif文件,用.hex文件总是出现问题,最后终于完成了程序设计。
在设计过程中我了解到很多在书本上没有理解的知识。
在波形仿真时,也遇到了一点困难,想要的结果不能在波形上得到正确的显示,原来是因为自己的时间周期设计得太短了,时钟周期要是address[0]的两倍。
发现问题后成功的解决了问题,波形仿真很顺利。
对这门课程的最大收获除了学习到了知识以外,更重要的是让我明白了一个道理:
只要全身心的投入到一件事中,并且要有持之以恒的决心,就一定会有收获。
有的人觉得自己做不出来,就网上搜一个了事,但是,放弃一次黑暗中摸索的经历,就放弃了一次成长的机会!
如果你付出了,没有收获。
那只能说,是付出的还不够多。
我想我对EDA的学习只能算是个入门,这个领域的发展空间非常大,应用范围也非常广泛,而且我相信在将来还会有更加广阔的应用前景。
因此在以后的学习过程中,我不能因为课程学习的结束而结束了我对这个领域的探索,相反我会更加努力的去学习它。
感谢老师孜孜不倦的教诲,让我不仅学到了知识,也学到了做人做事的一些道理,为我提供了很多帮助。
在接下来的学习生涯中,我会继续努力,努力扎实地学习专业知识,实现自己的理想。
6参考文献
[1]彭介华.电子技术课程设计指导.北京:
高等教育出版社,1997
[2]郑家龙,王小海,章安元.集成电子技术基础教程.北京:
高等教育出版社,2002
[3]徐刚.AlteraQuartusⅡ软件使用教程.芳元电子工作室,2006
[4]潘松,黄继业.EDA技术实用教程.北京:
科学出版社,2002
[5]周立功等著.EDA实验与实践.北京:
航空航天大学出版社出版社,2007.9
附录:
256×8的ROM程序
LIBRARYieee;
USEieee.std_logic_1164.all;
LIBRARYaltera_mf;
USEaltera_mf.all;
ENTITYLP_ROMIS
PORT
(
address:
INSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);
clock:
INSTD_LOGIC;
q:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0)
);
ENDL
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