东南大学cpld实验指导书

### 东南大学 CPLD 实验指导书知识点总结 #### 一、可编程逻辑器件（PLD）基础 **可编程逻辑器件（PLD）概述**： - **定义**：可编程逻辑器件是一种集成电路，能够根据用户的需要编程实现特定的数字逻辑功能。 - **分类**：主要包括复杂可编程逻辑器件（CPLD）、现场可编程门阵列（FPGA）等。 **CPLD与FPGA的区别**： - **CPLD**：基于乘积项结构，更适合实现复杂的组合逻辑电路；具有较高的时钟频率和更快的速度。 - **FPGA**：基于查找表（LUT）结构，灵活性更高，适合实现复杂的时序逻辑电路。 #### 二、实验指导书内容概述 **实验一：组合逻辑电路设计（一）** - **实验目的**：熟悉Quartus II的编译环境；了解在Quartus II环境下运用VHDL语言的编程开发流程。 - **实验内容**：实现二输入与门电路及其他简单门电路；实现三态门电路。 - **实验要求**：完成电路的仿真模拟；完成配置程序的下载并在实验板上验证。 - **实验步骤**： - 启动Quartus II并创建新项目。 - 在项目中新建VHDL文件并输入程序。 - 进行编译、仿真、综合、布局布线以及最终的程序下载到目标板。 **实验二：组合逻辑电路设计（二）** - **实验目的**：进一步掌握组合逻辑电路的设计方法。 - **实验内容**：具体实验内容未给出，可能涉及更复杂的组合逻辑电路设计。 - **实验要求**：完成电路的仿真模拟；完成配置程序的下载并在实验板上验证。 - **实验步骤**：类似实验一，但可能涉及更复杂的电路设计。 **实验三：时序逻辑电路设计（一）** - **实验目的**：学习时序逻辑电路的基本原理和设计方法。 - **实验内容**：具体实验内容未给出，可能涉及基本的触发器、计数器等设计。 - **实验要求**：完成电路的仿真模拟；完成配置程序的下载并在实验板上验证。 - **实验步骤**：类似实验一，但专注于时序逻辑电路的设计。 **实验四：时序逻辑电路设计（二）** - **实验目的**：进一步提高时序逻辑电路的设计能力。 - **实验内容**：具体实验内容未给出，可能涉及更复杂的时序逻辑电路设计。 - **实验要求**：完成电路的仿真模拟；完成配置程序的下载并在实验板上验证。 - **实验步骤**：类似实验一，但可能涉及更复杂的时序逻辑电路设计。 **实验五：DA转换** - **实验目的**：掌握数字信号到模拟信号转换的基本原理和方法。 - **实验内容**：具体实验内容未给出，可能涉及简单的DA转换器设计。 - **实验要求**：完成电路的仿真模拟；完成配置程序的下载并在实验板上验证。 - **实验步骤**：包括理论背景、实验方案设计、具体步骤实施等。 **实验六：AD转换** - **实验目的**：掌握模拟信号到数字信号转换的基本原理和方法。 - **实验内容**：具体实验内容未给出，可能涉及简单的AD转换器设计。 - **实验要求**：完成电路的仿真模拟；完成配置程序的下载并在实验板上验证。 - **实验步骤**：包括理论背景、实验方案设计、具体步骤实施等。 **实验七：字符型LCM驱动** - **实验目的**：学习如何控制字符型液晶显示模块。 - **实验内容**：具体实验内容未给出，可能涉及字符型液晶显示模块的基本操作。 - **实验要求**：完成电路的仿真模拟；完成配置程序的下载并在实验板上验证。 - **实验步骤**：包括理论背景、实验方案设计、具体步骤实施等。 **实验八：USB口的数据传输** - **实验目的**：理解USB数据传输的基本原理和方法。 - **实验内容**：具体实验内容未给出，可能涉及通过USB接口进行数据传输的设计。 - **实验要求**：完成电路的仿真模拟；完成配置程序的下载并在实验板上验证。 - **实验步骤**：包括理论背景、实验方案设计、具体步骤实施等。 #### 三、Quartus II 使用指南 **Quartus II 环境介绍**： - **启动Quartus II**：打开软件，看到主界面由工程导向窗口、状态窗口、信息窗口和用户区构成。 - **创建新项目**：通过File菜单中的New Project Wizard选项启动项目向导，设置项目路径、工程名和顶层文件名等。 - **选择器件**：根据实验开发板的具体要求选择合适的器件类型。 - **编写VHDL代码**：在Quartus II环境中编写VHDL程序，实现特定的逻辑功能。 - **编译与仿真**：进行编译检查错误，然后进行仿真验证设计正确性。 - **布局布线与下载**：完成布局布线后将设计下载到硬件设备上进行实际测试。 #### 四、VHDL 编程基础知识 **VHDL语言特点**： - **标准库和程序包调用**：通过`LIBRARY IEEE;`和`USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;`等语句调用标准库和程序包。 - **实体与架构分离**：实体定义了设计的外部接口，架构则定义了其实现的逻辑行为。 #### 五、总结 东南大学的CPLD实验指导书提供了一系列关于可编程逻辑器件的学习和实验教程。通过这些实验，学生不仅可以掌握CPLD和FPGA的基本原理和技术，还能深入了解如何使用Quartus II这样的EDA工具来进行设计和仿真。每个实验都围绕特定的目标展开，从简单的组合逻辑电路设计到更复杂的时序逻辑电路，再到DA/AD转换器、液晶显示驱动以及USB数据传输等高级主题。这不仅有助于培养学生的动手能力和问题解决技巧，也为他们将来在电子工程领域的工作打下了坚实的基础。