基于FPGA和EDA硬件教學(xué)實驗的設(shè)計與開發(fā).pdf

1、在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計中，與傳統(tǒng)的硬件設(shè)計方法比較，使用FPGA技術(shù)有效率高、開發(fā)速度快、可以重復(fù)利用、修改和升級方便、可用于快速原型實現(xiàn)、成本較低等優(yōu)勢。隨著數(shù)字系統(tǒng)的大規(guī)模化，傳統(tǒng)的設(shè)計方法和設(shè)計工具已經(jīng)不可行，必須使用EDA技術(shù)，同樣FPGA的設(shè)計開發(fā)也依賴于相應(yīng)的EDA技術(shù)，F(xiàn)PGA和EDA技術(shù)相結(jié)合的設(shè)計方法將是數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的主流。就硬件教學(xué)實驗而言，傳統(tǒng)的硬件教學(xué)實驗平臺普遍存在著可靠性差、靈活性差、內(nèi)容滯后等問題?；贔PGA和E

2、DA技術(shù)的實驗平臺可以克服這些缺點，同時還有大量的知識產(chǎn)權(quán)(IP，Intellectual Property)核可以使用，可以設(shè)計各種靈活多變的實驗。因此設(shè)計基于FPGA和EDA的硬件教學(xué)實驗有著重要的意義。 本文設(shè)計了一套硬件教學(xué)實驗，實驗包括三個部分：FPGA設(shè)計流程與簡單門邏輯，通過一個只包含與門、或門和異或門的簡單邏輯電路實驗來敘述Xilinx FPGA在ISE中的設(shè)計流程；復(fù)雜邏輯模塊——設(shè)計一個簡易的ALU，通過幾個

3、數(shù)字電路中常見的邏輯模塊如加法器、邏輯運算器、移位器的設(shè)計實驗熟悉數(shù)字邏輯電路基本模塊的設(shè)計方法，并通過最后的綜合設(shè)計實驗將這些模塊集成為一個簡易ALU；微控制器軟IP核PicoBlaze的嵌入式應(yīng)用，介紹微控制器內(nèi)核獨特的設(shè)計技術(shù)并按照軟內(nèi)核的設(shè)計步驟依次進行外圍控制電路設(shè)計、匯編程序設(shè)計和最后的系統(tǒng)集成實驗。整個實驗體系涵蓋了數(shù)字邏輯電路驗證和設(shè)計、FPGA設(shè)計流程和嵌入式軟核PicoBlaze微控制器的應(yīng)用；從基礎(chǔ)的門邏輯的驗證，