【连载】 FPGA Verilog HDL 系列实例--------8-3编码器

Verilog HDL 之 8-3编码器

原理：

　　在数字系统中，常常需要将某一信息（输入）变换为某一特定的代码（输出）。把二进制码按一定的规律排列，例如8421码、格雷码等，使每组代码具有一特定的含义（代表某个数字或是控制信号）称为编码。具有编码功能的逻辑电路称为编码器。编码器有若干个输入，在某一时刻只有一个输入被转换为二进制码。例如8线-3线编码器和10线-4线编码器分别有8输入、3位输出和10位输入、4位输出。下面是8-3编码器的真值表。

实验环境：

　　硬件：AR2000核心板、SOPC-MBoard板、PC 机、ByteBlaster II 下载电缆
　　软件：ModelSim 、Altera Quartus II 7.2 集成开发环境。 

实验步骤：

1．打开Quartus II 7.2软件，选择File | New Project Wizard新建一个工程，在对话框中第一行选择工程路径，并为该工程新建一个文件夹。本例中第二行输入工程名bm8_3；第三行是工程顶层设计文件名，该顶层设计文件名一定要与设计文件中模块名module一致，可以与工程名不同，但一般都和工程名一致 。如图1.1所示。

 

　　　　　　　　　　　　图1.1 在Quartus II中新建工程

 2．单击“Next”，此对话框是向工程中添加设计文件的。现在还没有写设计文件，所以没有文件可以添加；直接单击“Next”，进入器件选择对话框。在Family下拉菜单中选择Cyclone II 系列。然后在Filters下的Package下拉菜单中选择封装形式FBGA，Pin count下拉菜单中选择管脚数672，Speed grade下拉菜单中选择速度级别8；然后在Available devices中选择
EP2C35F672C8器件。如图1.2所示。

 

 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1.2 选择FPGA器件

 3．单击Finish，建立好工程。向工程中添加设计文件，选择File | New ，在New对话框中选择Device Design Files下的Verilog HDL File，单击OK，完成新建设计文件。如图1.3所示。

 

 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1.3 添加设计文件

 4．向设计文件中输入Verilog代码。

 1 //--------------------------------------------------------------------------------------------------
 2 //
 3 // Title       : BM8_3
 4 // Design      : exp1
 5 // Author      : wangliang
 6 //
 7 //-------------------------------------------------------------------------------------------------
 8 //
 9 // Description : 
10 //
11 //-------------------------------------------------------------------------------------------------
12 `timescale 1 ns / 1 ps
13 
14 module bm8_3 ( a ,b );
15 
16 input [7:0] a ;
17 wire [7:0] a ;
18 
19 output [2:0] b ;
20 reg  [2:0] b; 
21 always @ ( a )
22     begin 
23     case ( a )
24         8'b0000_0001 : b<=3'b000;
25         8'b0000_0010 : b<=3'b001;
26         8'b0000_0100 : b<=3'b010;
27         8'b0000_1000 : b<=3'b011;
28         8'b0001_0000 : b<=3'b100;
29         8'b0010_0000 : b<=3'b101;
30         8'b0100_0000 : b<=3'b110;
31         8'b1000_0000 : b<= 3'b111; 
32         default : b<= 3'b000;
33     endcase 
34     end
35         
36 // -- Enter your statements here -- //
37 
38 endmodule

5. 编译。点击图1.4中的第二个按钮。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1.4

6. 分配引脚。 选择Assignments下的Pins选项，进入引脚分配界面，或者对该工程的.tcl文件进行直接修改。分配好的引脚如图1.5所示

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1.5 引脚分配

7. 将在Assignments|Device 里面打开Device& Pin Options选项，在Unused Pins页里面的选择第一项As input。每次新建的工程编译前必须设置这个选项。

　　此操作原因：

　　（1）由于开发板FPGA芯片的许多引脚已经分配给如FLASH存储器等的外围器件或者开发板的某些开关，当运行自己开发的逻辑时，必须把FPGA尚未分配的引脚与测试电路无关的链接断开，否则的那个FPGA复位后这些固定的链接会破坏任务的执行，所以，必须把不用的引脚设置成三态输入信号。

　　（2）SRAM等设备是低电平其idong，置成高阻态可防止错误地启动类似SRAM的设备。

　　（3）为了降低功耗，一般我们的设计都比较小，未用管脚较多，而未用管脚若默认为输出低电平，则会形成电流回路，产生较大的功耗。

8. 全部编译。点击图1.4中的第一个按钮。

9. 烧写到目标板。点击图1.4中的倒数第三个按钮，等烧写完毕查看实验板结果，并且可以和仿真结果进行比对。（仿真方法请参考链接。。。）

　　将开关选择跳线选择至低8位拨动开关，利用低BIT7~BIT0位作为输入，LED2、LED1、LED0作为输出（图中红线标出部分）。

实验结果：

　　BIT7~BIT0当中的一个打开时，LED的灯对应亮着，如果有多个打开，则LED的灯是灭着的。