1、2022-3-221計算機(jī)計算機(jī)EDA設(shè)計設(shè)計實(shí)驗(yàn)教程實(shí)驗(yàn)教程實(shí)驗(yàn)五實(shí)驗(yàn)五 交通紅綠燈控制器交通紅綠燈控制器北航計算機(jī)學(xué)院北航計算機(jī)學(xué)院 艾明晶艾明晶2022-3-222內(nèi)容概要v實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康膙實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)要求v實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理v實(shí)驗(yàn)方案實(shí)驗(yàn)方案v實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 v實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)報告2022-3-223n了解交通紅綠燈控制器的工作原理。了解交通紅綠燈控制器的工作原理。n掌握建立狀態(tài)機(jī)的邏輯模型的方法。掌握建立狀態(tài)機(jī)的邏輯模型的方法。n掌握狀態(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn)和多個狀態(tài)機(jī)的組合使掌握狀態(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn)和多個狀態(tài)機(jī)的組合使用方法用方法 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?022-3-224 假定十字路口馬路的假定十字路口馬路的A方向

2、和方向和B方向各有一方向各有一組紅、黃、綠三個燈組成的交通燈，要求組紅、黃、綠三個燈組成的交通燈，要求設(shè)計一個交通紅綠燈控制器，實(shí)現(xiàn)對這兩設(shè)計一個交通紅綠燈控制器，實(shí)現(xiàn)對這兩組交通燈的管理。正常時，交替放行十字組交通燈的管理。正常時，交替放行十字交叉路的兩個方向，放行時間相等；交通交叉路的兩個方向，放行時間相等；交通堵塞時，由交通警察人工控制某方向的放堵塞時，由交通警察人工控制某方向的放行時間，以便按照交通負(fù)荷疏導(dǎo)阻塞車輛。行時間，以便按照交通負(fù)荷疏導(dǎo)阻塞車輛。 具體功能要求如下具體功能要求如下 ：實(shí)驗(yàn)要求2022-3-225在在正常運(yùn)行正常運(yùn)行狀態(tài)下，兩組交通燈按以下規(guī)律自動進(jìn)狀態(tài)下，兩組交

3、通燈按以下規(guī)律自動進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在不同時刻分別放行不同方向上的車輛：行轉(zhuǎn)換，在不同時刻分別放行不同方向上的車輛：（綠，紅）（綠，紅）50s（黃綠，紅）（黃綠，紅）5s（黃，紅）（黃，紅）20s（紅黃，紅）（紅黃，紅）20s（紅，黃）（紅，黃）10s（紅，綠）（紅，綠）50s（紅，黃綠）（紅，黃綠）5s（紅，黃）（紅，黃）20s（紅，紅黃）（紅，紅黃）20s（黃，紅）（黃，紅）10s（綠，紅）（綠，紅）50s 2022-3-226人工放行人工放行：若某一方向發(fā)生交通阻塞，則交通：若某一方向發(fā)生交通阻塞，則交通警察按下該方向的放行按鈕來人工控制放行該警察按下該方向的放行按鈕來人工控制放行該方向，則紅綠

4、燈自動將相應(yīng)方向的道路放行，方向，則紅綠燈自動將相應(yīng)方向的道路放行，此后不會自動放行另一個方向的道路，直到疏此后不會自動放行另一個方向的道路，直到疏通后，按通后，按“恢復(fù)到正常狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)”按鈕，重新進(jìn)入按鈕，重新進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。正常運(yùn)行狀態(tài)。如果某方向處于人工放行的狀態(tài)，應(yīng)有指示燈如果某方向處于人工放行的狀態(tài)，應(yīng)有指示燈指示這一情況。指示這一情況。2022-3-227v人工控制放行遵循如下限制規(guī)則：人工控制放行遵循如下限制規(guī)則： 有黃燈亮?xí)r，不允許立刻改變放行方向，必須有黃燈亮?xí)r，不允許立刻改變放行方向，必須按正常運(yùn)行到所需放行的方向時，才保持放行按正常運(yùn)行到所需放行的方向時，才保持

5、放行該方向；該方向； 每個方向的放行時間不得小于某一最小值（假每個方向的放行時間不得小于某一最小值（假定為定為30秒鐘），以免車輛頻繁起停。秒鐘），以免車輛頻繁起停。 只有在（綠，紅）只有在（綠，紅）20s和（紅，綠）和（紅，綠）20s狀態(tài)狀態(tài)下，可以人工控制改變放行方向，即直接跳轉(zhuǎn)下，可以人工控制改變放行方向，即直接跳轉(zhuǎn)到下一狀態(tài)。到下一狀態(tài)。2022-3-228n基于狀態(tài)機(jī)的設(shè)計基于狀態(tài)機(jī)的設(shè)計有限狀態(tài)機(jī)有限狀態(tài)機(jī) 有限狀態(tài)機(jī)（有限狀態(tài)機(jī)（FSM，F(xiàn)inite State machine）是時序電路設(shè)計中經(jīng)常采用的一種方式，尤其適合是時序電路設(shè)計中經(jīng)常采用的一種方式，尤其適合于設(shè)計數(shù)字系統(tǒng)

6、的控制模塊。在于設(shè)計數(shù)字系統(tǒng)的控制模塊。在Verilog HDL中中采用采用case、if-else語句可以很好地描述基于狀態(tài)語句可以很好地描述基于狀態(tài)機(jī)的設(shè)計。機(jī)的設(shè)計。 狀態(tài)機(jī)包括組合邏輯部分和寄存器部分。組合邏輯狀態(tài)機(jī)包括組合邏輯部分和寄存器部分。組合邏輯部分又包括次態(tài)邏輯和輸出邏輯，分別用于狀態(tài)譯部分又包括次態(tài)邏輯和輸出邏輯，分別用于狀態(tài)譯碼和產(chǎn)生輸出信號；寄存器部分用于存儲狀態(tài)。碼和產(chǎn)生輸出信號；寄存器部分用于存儲狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)原理2022-3-229 狀態(tài)機(jī)的次態(tài)是現(xiàn)態(tài)及輸入信號的函數(shù)，狀態(tài)機(jī)的次態(tài)是現(xiàn)態(tài)及輸入信號的函數(shù)，輸出信號根據(jù)狀態(tài)機(jī)的現(xiàn)態(tài)或輸入信號而輸出信號根據(jù)狀態(tài)機(jī)的現(xiàn)態(tài)或輸

7、入信號而定。定。 狀態(tài)機(jī)可分為兩類：摩爾（狀態(tài)機(jī)可分為兩類：摩爾（Moore）型狀）型狀態(tài)機(jī)和米里（態(tài)機(jī)和米里（Mealy）型狀態(tài)機(jī)。）型狀態(tài)機(jī)。Moore型狀態(tài)機(jī)，其輸出只為狀態(tài)機(jī)當(dāng)前狀態(tài)的型狀態(tài)機(jī)，其輸出只為狀態(tài)機(jī)當(dāng)前狀態(tài)的函數(shù)，而與輸入無關(guān)。函數(shù)，而與輸入無關(guān)。Mealy型狀態(tài)機(jī)，型狀態(tài)機(jī)，其輸出不僅與狀態(tài)機(jī)當(dāng)前狀態(tài)有關(guān)，而且其輸出不僅與狀態(tài)機(jī)當(dāng)前狀態(tài)有關(guān)，而且與輸入有關(guān)。與輸入有關(guān)。 2022-3-2210輸出輸出現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)次態(tài)次態(tài)現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)輸入輸入次態(tài)邏次態(tài)邏輯輯狀態(tài)狀態(tài)寄存器寄存器輸出邏輸出邏輯輯輸出輸出現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)次態(tài)次態(tài)現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)輸入輸入次態(tài)邏次態(tài)邏輯輯狀態(tài)狀態(tài)寄存器寄存器輸出邏輸出邏輯

8、輯（1）Moore型狀態(tài)機(jī)型狀態(tài)機(jī)（2）Mealy型狀態(tài)機(jī)型狀態(tài)機(jī)2022-3-2211狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)機(jī)的3種表示方法種表示方法 狀態(tài)圖、狀態(tài)表和流程圖狀態(tài)圖、狀態(tài)表和流程圖 輸入輸入/輸出輸出現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)次態(tài)次態(tài)輸入輸入現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)輸出輸出次態(tài)次態(tài)輸出輸出Mealy型狀態(tài)圖的表示型狀態(tài)圖的表示 Moore型狀態(tài)圖的表示型狀態(tài)圖的表示 2022-3-2212起始狀態(tài)的選擇起始狀態(tài)的選擇 起始狀態(tài)指電路復(fù)位后所處的狀態(tài)，選起始狀態(tài)指電路復(fù)位后所處的狀態(tài)，選擇一擇一個合理的起始狀態(tài)將使整個系統(tǒng)簡個合理的起始狀態(tài)將使整個系統(tǒng)簡捷高效。對捷高效。對于有限狀態(tài)機(jī)，必須有時鐘于有限狀態(tài)機(jī)，必須有時鐘信號和復(fù)位信號！

9、信號和復(fù)位信號！狀態(tài)編碼狀態(tài)編碼 采用采用log2N個觸發(fā)器來表示這個觸發(fā)器來表示這N個狀態(tài)個狀態(tài) 采用采用N個觸發(fā)器來表示這個觸發(fā)器來表示這N個狀態(tài)個狀態(tài)稱為一位稱為一位熱碼狀態(tài)機(jī)編碼（熱碼狀態(tài)機(jī)編碼（One-Hot State Machine Encoding）。）。 2022-3-2213 采用采用VerilogVerilog HDL HDL語言實(shí)現(xiàn)基于狀態(tài)機(jī)的設(shè)語言實(shí)現(xiàn)基于狀態(tài)機(jī)的設(shè)計，就是在時鐘信號的觸發(fā)下，完成兩項(xiàng)任務(wù)：計，就是在時鐘信號的觸發(fā)下，完成兩項(xiàng)任務(wù)：（1 1）用）用casecase或或if-elseif-else語句描述出狀態(tài)的轉(zhuǎn)移；語句描述出狀態(tài)的轉(zhuǎn)移；（2 2）描述

10、狀態(tài)機(jī)的輸出信號。）描述狀態(tài)機(jī)的輸出信號。 2022-3-2214n輸入信號和輸出信號輸入信號和輸出信號 輸入信號輸入信號 clk：時鐘信號（：時鐘信號（fclk = 50MHz）；）； f1：人工放行：人工放行A方向的控制信號（由方向的控制信號（由“放行放行A”按鈕產(chǎn)按鈕產(chǎn)生，高有效）；生，高有效）； f2：人工放行：人工放行B方向的控制信號（由方向的控制信號（由“放行放行B”按鈕產(chǎn)按鈕產(chǎn)生，高有效）；生，高有效）； reset：復(fù)位信號（由：復(fù)位信號（由“恢復(fù)到正常狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)”按鈕產(chǎn)生，按鈕產(chǎn)生，高有效）。高有效）。 2022-3-2215輸出信號輸出信號 f1s、f2s：人工控制

11、時：人工控制時A方向、方向、B方向的放行方向的放行狀態(tài)，驅(qū)動狀態(tài)，驅(qū)動LED，高電平時點(diǎn)亮；，高電平時點(diǎn)亮；s12.0、s22.0：交通燈信號輸出，分：交通燈信號輸出，分別用于控制別用于控制A方向和方向和B方向的紅、黃、綠燈的亮方向的紅、黃、綠燈的亮或滅，驅(qū)動或滅，驅(qū)動LED，高電平時點(diǎn)亮。，高電平時點(diǎn)亮。 2022-3-2216n設(shè)計思路設(shè)計思路根據(jù)其功能要求（如正常運(yùn)行狀態(tài)下的交通燈根據(jù)其功能要求（如正常運(yùn)行狀態(tài)下的交通燈自動轉(zhuǎn)換規(guī)律，人工放行功能及限制規(guī)則），自動轉(zhuǎn)換規(guī)律，人工放行功能及限制規(guī)則），確定其輸出信號，以便控制兩組交通燈的亮或確定其輸出信號，以便控制兩組交通燈的亮或滅，并在交

12、通崗內(nèi)向交通警察顯示人工放行的滅，并在交通崗內(nèi)向交通警察顯示人工放行的狀態(tài)。狀態(tài)。該控制器的邏輯模型可分為三個部分：工作狀該控制器的邏輯模型可分為三個部分：工作狀態(tài)控制器、操作規(guī)則實(shí)現(xiàn)電路以及紅綠燈信號態(tài)控制器、操作規(guī)則實(shí)現(xiàn)電路以及紅綠燈信號生成器。生成器。 2022-3-2217(1)(1)工作狀態(tài)控制器工作狀態(tài)控制器 功能：根據(jù)輸入信號（功能：根據(jù)輸入信號（f1、f2和和reset）確定系統(tǒng)）確定系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)是為當(dāng)前的工作狀態(tài)是為“正常運(yùn)行正常運(yùn)行”狀態(tài)或狀態(tài)或“A一直一直放行放行”或或“B一直放行一直放行”狀態(tài)。狀態(tài)。 工 作 狀 態(tài) 控 制 器 是 一 個 簡 單 的 具 有 三

13、 狀 態(tài)工 作 狀 態(tài) 控 制 器 是 一 個 簡 單 的 具 有 三 狀 態(tài)（normal,fr1,fr2）的有限狀態(tài)機(jī)。其輸入分別）的有限狀態(tài)機(jī)。其輸入分別為人工放行為人工放行A方向的控制信號方向的控制信號f1、人工放行、人工放行B方向的方向的控制信號控制信號f2及復(fù)位信號及復(fù)位信號reset（均為高有效），其（均為高有效），其輸出為人工控制時輸出為人工控制時A方向、方向、B方向的放行狀態(tài)方向的放行狀態(tài) .預(yù)習(xí)時請畫出其狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。預(yù)習(xí)時請畫出其狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。想一想，工作狀態(tài)控制器為想一想，工作狀態(tài)控制器為MealyMealy型狀態(tài)機(jī)型狀態(tài)機(jī)還是還是MooreMoore型狀態(tài)機(jī)，為什么？型狀

14、態(tài)機(jī)，為什么？ 2022-3-2218（2 2）操作規(guī)則實(shí)現(xiàn)電路）操作規(guī)則實(shí)現(xiàn)電路 功能：根據(jù)交通紅綠燈控制器的功能要求，確定不功能：根據(jù)交通紅綠燈控制器的功能要求，確定不同工作狀態(tài)下計時器的計數(shù)值。可用同工作狀態(tài)下計時器的計數(shù)值?？捎?位計數(shù)器來位計數(shù)器來實(shí)現(xiàn)定時計數(shù)。實(shí)現(xiàn)定時計數(shù)。 正常運(yùn)行時，計數(shù)器按照規(guī)定的定時要求加正常運(yùn)行時，計數(shù)器按照規(guī)定的定時要求加1計數(shù)；計數(shù)；若要人工放行某方向，只要使計時器運(yùn)行到該放行若要人工放行某方向，只要使計時器運(yùn)行到該放行狀態(tài)的最后一刻時，計時器保持此時的計數(shù)值，使?fàn)顟B(tài)的最后一刻時，計時器保持此時的計數(shù)值，使紅綠燈信號生成器暫停狀態(tài)的轉(zhuǎn)移即可。紅綠燈信號

15、生成器暫停狀態(tài)的轉(zhuǎn)移即可。 2022-3-2219設(shè)計技巧設(shè)計技巧：將放行某方向的整個時間（：將放行某方向的整個時間（50s）分為兩段，前）分為兩段，前30s為正常為正常運(yùn)行狀態(tài)下的最小放行時間，計時器正常計數(shù)；后運(yùn)行狀態(tài)下的最小放行時間，計時器正常計數(shù)；后20s為允許人工為允許人工放行時間，可根據(jù)工作狀態(tài)控制器的狀態(tài)機(jī)（放行時間，可根據(jù)工作狀態(tài)控制器的狀態(tài)機(jī)（f1s和和f2s）進(jìn)行判斷，）進(jìn)行判斷，是否欲人工放行另一方向，或是繼續(xù)放行原方向，或是正常運(yùn)行，是否欲人工放行另一方向，或是繼續(xù)放行原方向，或是正常運(yùn)行，然后根據(jù)判斷結(jié)果來確定計時器的計數(shù)值。然后根據(jù)判斷結(jié)果來確定計時器的計數(shù)值。 (

16、綠，紅綠，紅)正常運(yùn)行正常運(yùn)行正常運(yùn)行正常運(yùn)行可人工放行可人工放行可人工放行可人工放行30s50s135s155s210s105s0s(紅，綠紅，綠)(紅，綠紅，綠)(綠，紅綠，紅)正常運(yùn)行正常運(yùn)行限制規(guī)則示意圖限制規(guī)則示意圖 2022-3-2220（3 3）紅綠燈信號生成器）紅綠燈信號生成器 功能：根據(jù)定時計數(shù)器的計數(shù)值來確定紅綠燈信號功能：根據(jù)定時計數(shù)器的計數(shù)值來確定紅綠燈信號的輸出。的輸出。 這是一個簡單的狀態(tài)機(jī)，共有這是一個簡單的狀態(tài)機(jī)，共有10個不同狀態(tài)，有個不同狀態(tài)，有6個輸出，為個輸出，為s12.0和和s22.0，分別用于控制，分別用于控制A、B兩個方向的紅、黃、綠燈的亮或滅。兩

17、個方向的紅、黃、綠燈的亮或滅。 可以對照圖可以對照圖5-1“正常運(yùn)行狀態(tài)下兩組交通燈自動正常運(yùn)行狀態(tài)下兩組交通燈自動轉(zhuǎn)換規(guī)律轉(zhuǎn)換規(guī)律”，根據(jù)計時器的計數(shù)值來確定紅綠燈信，根據(jù)計時器的計數(shù)值來確定紅綠燈信號生成器的輸出。注意計時器的一個工作循環(huán)為一號生成器的輸出。注意計時器的一個工作循環(huán)為一個正常的紅綠燈工作周期，即個正常的紅綠燈工作周期，即210秒。秒。 預(yù)習(xí)時請畫出其狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。預(yù)習(xí)時請畫出其狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。2022-3-2221n設(shè)計方案的選擇設(shè)計方案的選擇 圖文混合設(shè)計方法：先將電路劃分為幾個子模圖文混合設(shè)計方法：先將電路劃分為幾個子模塊，每個子模塊由塊，每個子模塊由Verilog HDL語

18、言描述實(shí)現(xiàn)，語言描述實(shí)現(xiàn)，然后生成邏輯符號，頂層文件采用圖形文件來然后生成邏輯符號，頂層文件采用圖形文件來實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。 純文本描述方法：每個子模塊和頂層電路的連純文本描述方法：每個子模塊和頂層電路的連接關(guān)系都采用接關(guān)系都采用Verilog HDL語言描述實(shí)現(xiàn)，對語言描述實(shí)現(xiàn)，對子模塊的調(diào)用采用模塊元件例化的方法。子模塊的調(diào)用采用模塊元件例化的方法。 2022-3-2222實(shí)驗(yàn)方案n方案一方案一1. 設(shè)計思路設(shè)計思路根據(jù)控制器的邏輯模型，將整個電路分為3個子模塊，即工作狀態(tài)控制器state_ctrl.v、操作規(guī) 則 實(shí) 現(xiàn) 電 路 r u l e . v 和 紅 綠 燈 信 號 生 成 器sig

19、_gen.v，它們均采用Verilog HDL語言實(shí)現(xiàn)。然后形成頂層圖形設(shè)計文件trgl_top.bdf。 2022-3-2223 工作狀態(tài)控制器工作狀態(tài)控制器state_ctrl.v 2022-3-2224 操作規(guī)則實(shí)現(xiàn)電路操作規(guī)則實(shí)現(xiàn)電路rule.v 2022-3-2225 紅綠燈信號生成器紅綠燈信號生成器sig_gen.v 2022-3-2226 頂層圖形設(shè)計文件頂層圖形設(shè)計文件trgl_top.bdf2022-3-22272. 對對trgl_top.bdf進(jìn)行時序仿真。進(jìn)行時序仿真。 3. 創(chuàng)建創(chuàng)建下載用下載用頂層頂層文件文件將將 t r g l _ t o p . b d f 另 起

20、 名 保 存 （ 如另 起 名 保 存 （ 如trgl_top_p.bdf），并在其時鐘輸入引腳后），并在其時鐘輸入引腳后增加時鐘分頻模塊增加時鐘分頻模塊clkdiv_50MHz_to_1Hz，將輸入時鐘將輸入時鐘fclk = 50MHz分頻為分頻為f = 1Hz，即即T =1s。編譯，引腳鎖定。編譯，引腳鎖定。 2022-3-2228編程下載文件編程下載文件trgl_top_p.bdf 2022-3-2229n方案二方案二1. 設(shè)計思路設(shè)計思路 將控制器的三部分電路有機(jī)地結(jié)合到一起，用將控制器的三部分電路有機(jī)地結(jié)合到一起，用一個文件采用一個文件采用Verilog HDL語言實(shí)現(xiàn)，文件名語言實(shí)

21、現(xiàn)，文件名為為trgl2.v。其中用到了兩個。其中用到了兩個reg型中間變量：型中間變量： （1）state：工作狀態(tài)控制狀態(tài)機(jī)，具有：工作狀態(tài)控制狀態(tài)機(jī)，具有3個狀個狀態(tài)（態(tài)（normal, fr1, fr2）。）。 （2）8位寄存器位寄存器cnt7.0：用于紅綠燈信號生：用于紅綠燈信號生成器的定時計數(shù)。成器的定時計數(shù)。采用采用3個個always模塊來實(shí)現(xiàn)這三部分電路（實(shí)模塊來實(shí)現(xiàn)這三部分電路（實(shí)際上就是將方案一中的際上就是將方案一中的3個子模塊的個子模塊的Verilog HDL描述放到一個文本文件中）。描述放到一個文本文件中）。2022-3-22302. 在在Quartus中進(jìn)行時序仿真中

22、進(jìn)行時序仿真 3. 設(shè)計下載用頂層文件，編程下載設(shè)計下載用頂層文件，編程下載 采用采用Verilog HDL語言設(shè)計頂層文件語言設(shè)計頂層文件 引腳鎖定，編程下載引腳鎖定，編程下載 .2022-3-2231n分別畫出工作狀態(tài)控制器和紅綠燈信號生分別畫出工作狀態(tài)控制器和紅綠燈信號生成器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，操作規(guī)則實(shí)現(xiàn)電路的成器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，操作規(guī)則實(shí)現(xiàn)電路的程序流程圖程序流程圖 n采用方案一或方案二（有余力的同學(xué)也可采用方案一或方案二（有余力的同學(xué)也可以兩種方案都采用），按實(shí)驗(yàn)要求給出的以兩種方案都采用），按實(shí)驗(yàn)要求給出的功能要求設(shè)計交通紅綠燈控制器。功能要求設(shè)計交通紅綠燈控制器。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2022-3

23、-2232n仿真仿真 使輸入信號均無效，仿真至少一個循環(huán)周期的正常運(yùn)行狀使輸入信號均無效，仿真至少一個循環(huán)周期的正常運(yùn)行狀態(tài)。觀察狀態(tài)機(jī)態(tài)。觀察狀態(tài)機(jī)state1.0以及輸出信號以及輸出信號f1s、f2s、s12.0和和s22.0的變化。將仿真結(jié)果保存為的變化。將仿真結(jié)果保存為trgl_top(normal).vwf。 正常運(yùn)行時的仿真參考波形一：正常運(yùn)行時的仿真參考波形一：2022-3-2233正常運(yùn)行時的仿真參考波形二（正常運(yùn)行時的仿真參考波形二（210秒為一周期）：秒為一周期）：2022-3-2234在不同的時段給定不同的輸入信號，在每種情況下在不同的時段給定不同的輸入信號，在每種情況下

24、觀察狀態(tài)機(jī)觀察狀態(tài)機(jī)state1.0以及輸出信號以及輸出信號f1s、f2s、s12.0和和s22.0的變化的變化.2022-3-2235n設(shè)計下載用頂層文件設(shè)計下載用頂層文件 仿真完全正確后，在原設(shè)計基礎(chǔ)上增加時仿真完全正確后，在原設(shè)計基礎(chǔ)上增加時鐘分頻模塊，將輸入時鐘鐘分頻模塊，將輸入時鐘fclk = 50MHz分頻為分頻為f = 1Hz，即，即T = 1s，形成下載用，形成下載用頂層文件（可以為圖形設(shè)計文件或頂層文件（可以為圖形設(shè)計文件或.v文本文本設(shè)計文件）。對下載用頂層文件進(jìn)行全編設(shè)計文件）。對下載用頂層文件進(jìn)行全編譯。譯。 2022-3-2236n引腳鎖定引腳鎖定 本實(shí)驗(yàn)采用模式本實(shí)

25、驗(yàn)采用模式3所有按鍵為琴鍵式按鍵，所有按鍵為琴鍵式按鍵，即當(dāng)按下鍵時，輸出為高電平；當(dāng)松開鍵時，即當(dāng)按下鍵時，輸出為高電平；當(dāng)松開鍵時，輸出為低電平。可通過按下鍵的時間的長短來輸出為低電平?？赏ㄟ^按下鍵的時間的長短來控制正脈沖的寬度。控制正脈沖的寬度。 clk：系統(tǒng)時鐘信號，：系統(tǒng)時鐘信號，50MHz，接，接FPGA引腳引腳Pin28。注意應(yīng)將下圖中的。注意應(yīng)將下圖中的J6插到插到Clock0的的位置，并將實(shí)驗(yàn)箱右下角位置，并將實(shí)驗(yàn)箱右下角“時鐘頻率選擇時鐘頻率選擇”區(qū)區(qū)域域Clock0的時鐘選擇跳線接到的時鐘選擇跳線接到50MHz的位置。的位置。 2022-3-2237n編程下載編程下載 利

26、用利用GW48-SOPC+開發(fā)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)計的編程下開發(fā)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)計的編程下載。編程器件為載。編程器件為EP1C12Q240C8。使用開發(fā)系。使用開發(fā)系統(tǒng) 上 的 晶 振 提 供 的 全 局 時 鐘 信 號 （統(tǒng) 上 的 晶 振 提 供 的 全 局 時 鐘 信 號 （ f cl k = 50MHz）（）（Pin28），用琴鍵式按鈕開關(guān)鍵），用琴鍵式按鈕開關(guān)鍵1、鍵鍵2和鍵和鍵3（均為高有效）實(shí)現(xiàn)人工控制放行（均為高有效）實(shí)現(xiàn)人工控制放行A方方向和向和B方向、復(fù)位功能，用方向、復(fù)位功能，用8個發(fā)光二極管（高有個發(fā)光二極管（高有效）效）D1D8，分別顯示輸出信號，分別顯示輸出信號s12.0、s22.0、f1s和和f2s。 2022-3-2238n在線校驗(yàn)在線校驗(yàn) 下載后，仔細(xì)觀察：紅綠燈應(yīng)按設(shè)定的時間規(guī)律自動切換，下載后，仔細(xì)觀察：紅綠燈應(yīng)按設(shè)定的時間規(guī)律自動切換，D1D8八個八個LED分別對應(yīng)的是：分別對應(yīng)的是：A方向的紅黃綠，方向的紅黃綠，B方方向的紅黃綠，向的紅黃綠，A方向的放行狀態(tài)，方向的放行狀態(tài)，B方向的放行狀態(tài)。方向的放行狀態(tài)。 然后按下鍵然后按下鍵1，表示欲人工放行，表示欲人工放行A方向，則相應(yīng)方向，則相應(yīng)LED有顯有顯示；同時兩個方向的紅綠燈按正常運(yùn)行規(guī)律自動切換，當(dāng)示；同時兩個方向的紅綠燈按正常運(yùn)行規(guī)律自動切換，當(dāng)運(yùn)行到放行運(yùn)行到放行A方向時，則