线上自学复习实验01_简单组合逻辑1

【知识点详解】 本实验主题为“线上自学复习实验01_简单组合逻辑1”，主要针对数字电路基础较弱的学生，旨在快速提升他们在计算机组成原理实验中的逻辑电路设计能力。实验内容集中在简单组合逻辑电路的设计与实现，使用的是C#语言进行编程。 1. **在线实验平台FPGAOL介绍** - FPGAOL平台由用户端和后台两部分构成，用户通过浏览器访问，可进行设备节点申请、FPGA烧写以及与虚拟外设如开关和LED的交互。 - 平台提供虚拟化界面，虚拟接口与FPGA物理接口对应，方便用户进行操作。此外，用户还能直接访问后台物理设备上的外设，如100MHz时钟、DDR内存等。 - FPGAOL平台采用XC7A100T-CSG324-1型号的FPGA，与Nexys4DDR开发板兼容，因此设计电路时需选择该型号芯片。 2. **简单组合逻辑设计** - 实验的首个任务是构建一个简单的组合逻辑电路，通过8个虚拟开关控制8个LED灯。设计中，开关状态直接决定了LED的亮灭，即两者一对一连接。 - Verilog代码实现：定义了一个名为`top`的模块，输入8位二进制信号`sw`（代表开关），输出8位二进制信号`led`（代表LED）。通过`assign`语句，将LED的输出直接赋值为输入开关的状态。 - 管脚约束文件：用于指定输入和输出引脚的物理位置和标准，确保Verilog代码编译后的配置文件能正确映射到硬件接口上。 3. **Verilog语言基础** - Verilog是一种硬件描述语言，用于描述数字系统的结构和行为。在这个实验中，它被用来描述组合逻辑电路的行为。 - `module`关键字定义了一个模块，`input`和`output`分别声明输入和输出端口。 - `assign`语句用于实现赋值操作，此处将输入直接赋值给输出，实现了开关和LED的直连逻辑。 4. **管脚约束文件设置** - 在Xilinx的Vivado环境中，管脚约束文件（.xdc）用于指定I/O端口的物理位置和电气标准，确保设计能够正确映射到FPGA的引脚上。 - 文件中使用`set_property`命令设置每个端口的PACKAGE_PIN（封装引脚）和IOSTANDARD（电平标准）。 5. **FPGA设计流程** - 创建Verilog模块，描述逻辑功能。 - 编写管脚约束文件，映射硬件资源。 - 使用Vivado进行综合、布局布线，生成比特流文件（.bit）。 - 将比特流文件上传到FPGAOL平台，烧录到FPGA中。 - 通过平台的虚拟界面验证设计功能。 6. **实验环境与工具** - 实验所需硬件环境包括PC和远程桌面环境（如vlab），以及FPGA远程实验平台（FPGAOL）。 - 软件工具可能包括Vivado IDE，用于编写Verilog代码、综合和生成比特流，以及浏览器，用于访问和操作FPGAOL平台。 这个实验为初学者提供了一个直观的起点，通过实际操作加深了对组合逻辑电路的理解，同时也熟悉了在线实验平台的使用，为后续更复杂的数字逻辑设计打下了坚实的基础。