实验报告_曹金坤_5152609100221

这篇实验报告是关于使用Verilog语言在FPGA/CPLD上进行数字系统设计的一个实践项目。作者曹金坤通过这个实验掌握了Verilog的基本语法和逻辑设计方法，并在DE1-SOC开发板上实现了一个计时器（stopwatch）功能。 1. Verilog编程基础：Verilog是一种硬件描述语言（HDL），用于描述数字系统的结构和行为。它允许工程师用代码形式表达电路设计，既可仿真验证，也可用于实际芯片的逻辑综合。在本实验中，学生学习了如何创建模块、定义输入和输出、编写时序逻辑以及处理各种逻辑操作。 2. 数字逻辑与接口：实验涉及到6位二进制计数器，这是计时器的基础部分。"‘:’"符号在Verilog中用于表示位宽，例如"6’d10"表示6位二进制数10。此外，"‘/’"用于表示非门，"‘&’"和"‘|’"分别表示与门和或门。这些基本逻辑门是数字电路设计中的基本构建块。 3. 模块设计：在Verilog中，模块是设计的核心单位，包含输入、输出和内部逻辑。在这个stopwatch设计中，模块名为`stopwatch_01`，它接收时钟信号`clk`、复位信号`key_reset`、启动/暂停信号`key_start_pause`、停止显示信号`key_display_stop`以及用于显示的7段数码管`hex0`至`hex5`。还有四个LED灯`led0`至`led3`用于辅助指示。 4. 逻辑控制：在计时器的工作流程中，有三个关键变量：`counter_reset`、`counter_start`和`counter_display`。它们根据外部输入`key_reset`、`key_start_pause`和`key_display_stop`的状态进行更新。在Verilog的always块中，基于时钟边沿（posedge clk）进行同步逻辑处理。当相应的按键被按下时，这些计数器会进行重置、启动或停止。 5. FPGA/CPLD实现：FPGA（现场可编程门阵列）和CPLD（复杂可编程逻辑器件）都是可编程的集成电路，常用于实现数字逻辑设计。Verilog代码经过编译和综合后，可以下载到这些设备中，形成实际的硬件电路。DE1-SOC开发板通常配备FPGA，提供丰富的接口资源，适合进行数字系统设计和验证。 通过这个实验，学生不仅掌握了Verilog的基本编程技巧，还学会了如何将设计映射到实际硬件，这对于理解数字系统的设计和实现流程具有重要意义。同时，该实验也强调了数字逻辑设计中信号的同步原则，以及如何通过软件工具对硬件行为进行建模和仿真。