实验四 32位计数器.docx

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实验四32位计数器

32位计数器

1、实验目的

熟悉ISE系列软件的设计流程和基本工具使用。

2、实验内容

（1）创建ISE工程。

（2）VHDL语言设计输入。

（3）完成简单的设计约束，设计综合和设计实现，并生成下载配置文件。

（4）在Spartan3E开发板上实现32位计数器的计数的显示。

3、实验器材

Spartan3E开发板。

4、实验说明

实验中所需要的源文件在本报告附录中。

5、实验步骤

步骤1：

创建ISE工程

（1）启动桌面上的ISE9.1

图标，在ProjectNavigator中选择File→NewProject。

（2）在弹出的对话框（见图1）中，设置工程名为count32，工程存放路径为E:

\work\，顶层模块类型选择HDL，并单击Next按钮。

图1ISE工程属性对话框

（3）出现图2所示对话框，目标器件选择spartan3E,具体设计如下图

图2ISE工程属性对话框

（4）一直点击Next，直到出现图3（即是刚才所设定的），最后点击Finish。

图3工程设计总表

出现图4，这就是所建立的工程，现在我们需要在里面完成我们的设计。

图4ISE工程属性对话框

步骤2：

创建新的VHDL设计文件

（1）在ISE用户界面中，选择Project→NewSource。

（2）在弹出的对话框（见图5）中，选择VHDLModule作为源程序类型，设置文件名为count32，并单击“下一步”按钮。

图5VHDL的NewSourceWizard

（3）点击Next，直到出现图6，直到Finish。

图6程序总结

（4）点击Finish之后出现程序编辑窗口，在窗口中进行程序编辑。

输入32位计数器程序并保存（程序见附录），编辑窗口如图7。

图7保存后的程序编辑窗口

步骤3：

利用XST进行设计综合并仿真

（1）点击processes目录下的synthesize-XST可以实现综合。

单击synthesize-XST左边的

可以展开它。

综合后可以点击生成相应的文件并观察。

如图8所示。

（必须！

！

）

图8综合后的程序编辑窗口

（2）综合过后，在信息显示窗口中会显示Process"Synthesize"completedsuccessfully即综合成功。

成功后会在相应的地方打勾，即

。

如果有警告会出现感叹号，若为错误会出现叉号，可以点击Transoript下的Errors查看错误信息并修改，警告信息可以忽略。

（3）仿真。

（可不仿真）

步骤4：

设计实现

（1）查看设计（该步操作可不进行）

双击DesignUtilities目录下的CreatSchematicSymbol，创建原理图，创建完成之后，信息窗口中如图16所示。

图16创建原理图后的信息窗口

点击工具栏的

按钮，选择count.SYM，注意是以.SYM结尾的，如图17所示，

图17打开原理图的窗口

点击打开，如图18所示，

图18原理图

（2）创建用户约束文件（必须！

！

）

a：

在processes框中选择userconstraints,打开其+号，选择下拉菜单中的createareaconstraints，双击它来添加约束。

b：

会出现一个问你是否创建约束文件的窗口，点击YES，出现一个窗口，点击右侧的packageview。

c：

在左下的窗口中可以定义输入输出与引脚的连接。

具体的设置如图19，设置后点击保存并关闭窗口。

完成上述步骤后，约束文件就已经创建好了。

图19分配引脚后的封装图

具体的约束条件为：

NET"clk"LOC="C9";--系统时钟，50Mhz

NET"cnt<0>"LOC="F12";--LED0

NET"cnt<1>"LOC="E12";--LED1

NET"cnt<2>"LOC="E11";--LED2

NET"cnt<3>"LOC="F11";--LED3

步骤5：

生成下载配置文件

（1）点击processes中的implementdesign，完成实现设计的三个步骤，即转换、映射和布局布线，如图20，

图20布局布线图

（2）继续点击下一步GenerateProgramFile可以生成位流文件，关闭弹出的对话框。

（3）将板子的电源和数据线连接好，点击GenerateProgramFile的+号，在下拉菜单中选择generatePROM,ACE,or,JTAGFile，并双击。

出现图21，并选择如下配置。

图21iMPACT界面

（4）点击Next，出现图22，

图22PROM文件

（5）点击Next，选择一个PROM。

如图23，

图23具体的XilinxPROM器件

（7）点击Next，直到点击Finish，完成，出现下图24，

图24文件生成总结

（8）点击完成之后，如图25所示，

图25配置文件

（9）点击OK，添加位流文件，如图26所示，

图26添加位流文件

（10）选中count.bit文件，打开它，在接下弹出的窗口中点击NO，如图27所示。

图27增加器件

（11）点击No之后，出现图28，

图28增加器件

（12）如图29所示，

图29PROM文件格式

（13）双击source框中的最后一个PROMFileFormatter，在Processes中双击GenerateFile，生成以.MCS结尾的文件，如图30所示，

图30生成PROM文件

（14）双击source框中的第一个boundaryscan,并在最右侧的空白处右击选择InitializeChain，如图31所示，

图31初始化文件

（15）在弹出的选择添加count32.bit，和Untitled.mcs，后面1个不添加，如图32所示，

图32添加器件之后的图

（16）右击count32.bit文件选择program命令，如图33，

图33

（17）Program之后，会出现下图34：

图34

（18）在弹出的ProgramSucceeded上点击OK

（19）同样，按照下图35所示，下载程序

图35

（20）在弹出的ProgramSucceeded上点击OK

（21）把设计下载到板子中，在板子上可以看到效果。

注意：

板子断电后必须重新载入程序。

6、实验现象

通过把程序下载到Spartan3E板上，可以看到LED发光二极管的低四位按照顺序发光。

7、结语

本实验主要是对ISE软件的熟悉，了解下载的流程。

在做此实验的过程时可以相应的看下其他各种命令会产生什么结果。

熟悉ISE能完成的相关功能，并了解相关设置的含义，以及板子的使用等等。

附录：

libraryIEEE;

useIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

useIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;

useIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

entitycountis

Port（clk:

inSTD_LOGIC;

cnt:

outSTD_LOGIC_VECTOR（3downto0）

）;

endcount;

architectureBehavioralofcountis

signalcounter:

std_logic_vector（31downto0）:

=（others=>'0'）;

begin

process（clk）

begin

if（clk'eventandclk='1'）then

counter<=counter+1;

endif;

endprocess;

cnt<=counter（31downto28）;

endBehavioral;