学生实验报告实验课名称：VHDL硬件描述语言实验项目名称：八选一数据选择器专业名称：电子科学与技术班级：32050801学号：05********教师姓名：程鸿亮2010年11月06日组别第三组同组同学钞田田实验日期2010年11月06日实验室名称______________成绩_____ 一．实验名称八选一数据选择器二．实验目的与要求目的：设计一个8选1的数据选择器，初步掌握QuartusII软件的使用方法以及硬件编程下载的基本技能。

要求：通过VHDL编程，实现一个数据选择器，要求有8位数据输入端，1位数据输出端，通过3位地址输入信号寻址，并具有输出使能功能。

首先在QuartusII上进行功能和时序仿真，之后通过器件及其端口配置下载程序到SOPC开发平台中。

三．实验内容1、打开QuartusII软件，建立一个新的工程：1）单击菜单File\New Project Wizard…2）输入工程的路径、工程名以及顶层实体名。

3）单击Next>按钮，进入下一个界面。

由于我们建立的是一个空的项目，所以没有包含已有文件，单击Next>继续。

4) 设置我们的器件信息：设置为cyclone∏,选择FBGA，484，8,在available devices中选择EP2C35F484C8 33216 483840 70 4, 然后单击Next>，指定第三方工具。

这里我们不指定第三方EDA工具，单击Next>后结束工程建立。

2、建立VHDL文件：1) 单击File\New菜单项，选择弹出窗口中的VHDL File项，单击OK按钮以建立打开空的VHDL文件，注意此文件并没有在硬盘中保存。

2) 在编辑窗口中输入VHDL源文件并保存，注意实体名、文件名必须和建立工程时所设定的顶层实体名相同。

3) 编译工程单击Processing\Start Compilation开始编译，编译过程中可能会显示若干出错消息，参考提示原因对程序进行修改直到编译完全成功为止。

3. 建立矢量波形文件1) 单击File\New命令，在弹出的对话框中选择Other Files页面中的Vector Waveform File项，打开矢量波形文件编辑窗口。

2) 双击窗口左边空白区域，打开Insert Node or Bus对话框。

3) 单击Node Finder…按钮，打开以下对话框，选择Filter下拉列表中的Pins：all，并点击List列出所有的端口，通过>>按钮把这些端口加入到右面的窗口中，单击OK完成端口的添加。

4) 回到波形编辑窗口，对所有输入端口设置输入波形，具体可以通过左边的工具栏，或通过对信号单击鼠标右键的弹出式菜单中完成操作，最后保存次波形文件。

4. 进行功能仿真1) 单击Assignments\Settings…，在弹出对话框中做相关设置。

在Simulation mode设置为Functional，即功能仿真。

指定仿真波形文件后单击OK完成设置。

2) 单击Processing\Generate Functional Simulation Netlist以获得功能仿真网络表。

3) 单击Processing\Start Simulation进入仿真页面。

此仿真中不包含延迟信息。

5. 进行时序仿真如果功能仿真无误，可进入时序仿真，时序仿真是增加了相关延迟的仿真，是最接近实际情况的仿真。

1) 单击Assignments\Settings…，在弹出对话框中做相关设置。

在Simulation mode设置为Timing，即时序仿真。

指定仿真波形文件后单击OK完成设置。

2) 单击Processing\Start Simulation进入仿真页面。

如果在时序上也没有问题，就可以进入下载工作了。

6. 器件的下载1) 指定器件引脚：单击Assignments\Assignment Editor，打开引脚分配编辑框。

为每一个端口指定器件的引脚，在引脚指定过程中需要参照开发系统所给的I/O端口映射表，通过开发平台上每个I/O器件附近的I/O编号，在映射表中找到相应的引脚名，填入上图所示的对话框即可。

2) 连接下载线通过USB-blaster下载电缆连接PC机和开发平台，如果首次使用下载电缆，此时操作系统会提示安装驱动程序，此USB设备的驱动处于QuartusII安装目录中的\drivers\usb-blaster中。

3) 单击Tool\Programmer打开下载窗口。

通过对话框中的Hardware Setup按钮，选择下载设备：USB-Blaster，点击Start完成下载。

在硬件实现中，要求：I用实验平台的拨动开关实现8位输入信号(d0～d7)，要求使用最右面8个开关II用实验平台的按键实现地址信号和使能信号。

采用模式0的输入方式，并使用最左边的键6～键8三个按键实现地址输入，以及键3实现使能信号。

III输出采用LED发光阵列的LED12。

四．实验条件1. WindowsXP操作系统2. QuartusII EDA开发系统3. 杭州康芯SOPC硬件开发平台五．实验原理在数字系统中，往往需要将公共数据线上的信号传送到不同单元中去，这是由数据分配器完成的。

另外，也常常需要把多个通道的信号传送到公共数据上去。

完成这一切功能的逻辑电路称为数据选择器，又叫数据开关。

它们传送的信号是0，1逻辑电平，而不能传送模拟信号。

常见的74151就是一个八选一数据选择器，它有八个数据输入端d0-d7，地址输入端a[2..0]， g为使能端，高电平有效和一个数据输出端y。

当使能端g为1时，8个选通端都被截止。

当g为0时，该芯片才从8个输入端中选择一个输出。

此时，地址输入端a[2..0]从000到111之间变换时，可选择不同的通道输出，输出端y输出。

六．源代码library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity selection isport(d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7,g:in std_logic;a:in std_logic_vector(2 downto 0);y:out std_logic);end entity selection;architecture one of selection isbeginprocess(g,a) isbeginif g='0' theny<='0';elsecase a iswhen "000" =>y<=d0;when "001" =>y<=d1;when "010" =>y<=d2;when "011" =>y<=d3;when "100" =>y<=d4;when "101" =>y<=d5;when "110" =>y<=d6;when "111" =>y<=d7;when others=>y<='0';end case;end if;end process;end architecture one;七．实验结果与分析1、功能仿真波形2、时序仿真波形3、代码下载后的部分实例说明：键3输出高电平，数据选择器输出使能。

8位输入数据分别是d7～d0：1、0、1、0、1、0、1、0，此时地址信号a[2..0]为“101”选通d1，LED12输出(灯亮)指示d5为低电平。

说明：键3输出高电平，数据选择器输出使能。

8位输入数据分别是d7～d0：1、0、1、0、1、0、1、0，此时地址信号a[2..0]为“001”选通d1，LED12输出(灯亮)指示d1为高电平。

八．讨论和回答问题及体会：1、在进行编译的时候，开始选择的是if语句，使用了很多循环嵌套判断语句，导致了仿真波形处出现了很大的延迟。

经过对语句的不断修改，最后使用case语句，降低了延迟，达到比较好的波形仿真效果。

2、安装驱动程序，此USB设备的驱动处于QuartusII安装目录中的\drivers\usb-blaster 中。

进行USB装载连接时，由于没有正确熟练操作，导致硬件平台加载错误，无法识别硬件设备，最后在老师的指导下，按照正确操作步骤，完成硬件安装。

3、功能仿真无误后，进行时序仿真，不能成功输出时序仿真图，认真阅读操作步骤后，发现问题应该，单击Assignments\Settings，在弹出对话框中做以下设置：Simulation mode 设置为Timing，指定仿真波形文件后单击OK完成设置，再单击Processing\Start Simulation 进入仿真页面。

4、最后要通过USB-blaster下载电缆连接PC机和开发平台，由于没有在经行证书认证，导致不能下载。

在老师的指导下，在Quartus II的Tools菜单下选择License Setup，选择好认证的License文件，点击确定，最终完成了下载。

体会：这是我第一次使用GW48型SOPC开发平台，由于操作方面的陌生，使得开始进度缓慢，在老师的指导下，慢慢探索出了正确的操作方法，使进度大大增加，通过自己编程，不断编译连接过程中，也能够独立发现语法错误并加以改正，而且能够探索出更适合的语句来进行描述，使我对VHDL语言更加熟悉。

虽然在操作过程中遇到了很多问题，但也在老师的指导下顺利解决，发现不足，并且初步掌握QuartusII软件的使用方法以及硬件编程下载的基本技能。