### FPGA与数字系统设计：实验八 使用ECS绘制六十进制计数器
#### 实验背景及目的
在现代电子工程领域，FPGA(Field-Programmable Gate Array)技术因其高度灵活性和强大的处理能力而备受青睐。对于学习或从事硬件设计的工程师来说，掌握FPGA及其相关设计工具是非常重要的。本实验旨在通过设计一个六十进制计数器来介绍如何使用ECS(EdaCAD Systems)软件绘制模块原理图，并通过添加分频器进行模块化设计，以提高设计效率和复用性。
#### 实验主要内容
1. **熟练运用ECS绘制原理图**：ECS是一款用于绘制数字电路原理图的工具，它可以帮助设计者快速构建复杂的数字系统。本实验将指导学生如何使用ECS绘制六十进制计数器的原理图。
2. **掌握模块化设计方法**：模块化设计是一种重要的设计策略，它允许设计者将复杂系统分解为多个独立但相互关联的功能模块。这种方法可以显著提高设计的可维护性和可扩展性。通过在本实验中添加分频器模块，学生将学习如何实现模块化设计。
#### 实验所需器材
- **Spartan 3E开发板**：本实验使用的开发板是基于Spartan 3E系列FPGA的，这是一种低成本、高性能的FPGA平台，非常适合教学和研究用途。
#### 实验步骤详解
1. **新建工程**：
- **步骤1**：启动ISE9.1并创建名为`cnt_60`的新工程。在工程属性对话框中设置顶层模块类型为HDL，并指定目标器件为Spartan3E。
- **步骤2**：新建原理图资源文件`cnt60`，并确保将其添加到项目中。
2. **绘制原理图**：
- **放置器件**：根据计数器的设计需求，在ECS中放置必要的逻辑块，例如CD4CE等。这些逻辑块包括但不限于AND门、OR门、反相器等。
- **添加连线**：使用智能连线方式将各个逻辑块连接起来，确保原理图的正确性。
- **设置I/O管脚**：为原理图中的输入输出端口定义相应的I/O管脚，并为其命名。
- **绘制总线**：虽然ECS没有专门的总线绘制命令，但可以通过给普通连线赋予特定格式的名称来模拟总线效果。总线的命名遵循`BusName(X:Y)`的格式，其中`X`为最高有效位(MSB)，`Y`为最低有效位(LSB)。
3. **添加分频器模块**：
- 在完成六十进制计数器的原理图绘制后，接下来需要添加一个分频器模块。分频器模块的设计同样遵循上述步骤，即在ECS中绘制原理图、添加连线、设置I/O管脚等。
- 完成分频器模块的设计后，使用ECS的“Creat Schematic Symbol”功能生成相应的模块符号。
4. **测试与验证**：
- 使用HDL Bencher生成测试激励，设置仿真参数，并编辑激励波形。这一步骤对于验证设计的正确性和可靠性至关重要。
#### 结论
通过本实验的学习，学生不仅能够熟悉ECS软件的基本操作，还能深入了解FPGA设计中的重要概念和技术，如模块化设计、总线绘制等。这些技能对于未来从事电子工程领域的研究和开发工作非常有益。此外，通过实际动手操作，学生还可以提高问题解决能力和创新思维，这对于培养高素质的技术人才具有重要意义。
