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1、学生实验报告实 验 课 名 称： VHDL 硬件描述语言实验项目名称：双向移位寄存器专业名称：电子科学与技术班级：学号：学生姓名：教师姓名：2010 年_11月 _13日实验日期2010 年 11 月 13_日 实验室名称成绩一、实验名称：双向移位寄存器二、实验目的与要求： 设计一个双向移位寄存器，理解移位寄存器的工作原理。掌握串 入/并出端口控制的描述方法。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。1, 用实验平台的按键实现时钟控制（elk）,方向控制（dir）,清零 （clr）以及数据输入（din）。2, 用实验平台上的LED发光
2、阵列的LED1LED8显示并行数据的 输出。三、实验内容：通过VHDL编程，实现双向移位寄存器，要求有一个方向控制端, 一个脉冲输入,一个异步清零端,一个数据输入端以及 8 位的数 据输出端。1. 打开 QuartusII 软件，建立一个新的工程。2. 建立VHDL文件。3. 建立矢量波形文件。4. 进行功能仿真。5. 进行时序仿真。6. 器件的下载。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：通过VHDL编程，实现双向移位寄存器，要求有一个方向控制端, 一个脉冲输入，一个异步清零端，一个数据输入端以
3、及 8 位的数 据输出端。具体的接口如下所示：elk：移位寄存器时钟脉冲输入，上升沿有效。 din：串行数据输入端。elr：异步清零信号，高电平有效。dir：方向控制端，要求高电平右移，低电平左移。dout7.0:8 位数据并行输入端。硬件设置原理：根据要求设置个端口，键 7 为时钟控制端，键 8 为数据输入 端，键1为方向控制端，键5为异步清零。用LED发光阵列的LED 1 LED8显示并行数据的输出，依次相对应为dout7dout0. 根据模式 7 对应的开发系统 I/O 管脚映射表以及 I/O 模式 7 示意 图为每一个端口指定引脚。调试原理：软件调试：1、当设置为左移时，低位依次将自己
4、的值给高一位,最后将 din 给 q0 ，然后将 q 赋值给 dout；2、当设置为右移时，高位依次将自己的值给低一位,最后将 din 给 q7 ，然后将 q 赋值给 dout；3、观察结果是否符合结果。在验证结果时，首先进行功能仿真， 观察结果，调试程序，在进行时序仿真。硬件调试：根据端口对应设置端口，设置dir值和输入，观察LED 1LED8改 变是否和要求一致；再设置键5 异步清零端，观察 LED1LED8 的 变化。六、源代码library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity d
5、_reg isport(clk,din,clr,dir:in std_logic;dout:out std_logic_vector(7 downto 0); end entity d_reg;architecture one of d_reg isbegin process(clr,clk) variable q:std_logic_vector(7 downto 0);beginif(clr=1)then dout=00000000;elsif(clkevent and clk=1)then if(dir=1)thenfor i in 1 to 7 loop q(i-1):=q(i);en
6、d loop;q(7):=din; dout=q;elsif(dir=0)thenfor i in 6 downto 0 loopq(i+1):=q(i);end loop;q(0):=din;dout彳Pointer:dir+1 doutdout 0doutl dout2 doutCSdout 4 dout 5 dout6 doutTmXiQi：.2,时序仿真Qaaitus II - C:/Docments and Settings/HP/W/VHD/d_reg/d_reg - d_reg - Siaulation Report - Siaulation laveforis曾 File Ed
7、it View Project kssipnents ocessio Tools Tindov Help匸凰区|d_negSiaultion TvcfrasDevice Design FilesSoftware FilesOther filesDHigdichy-直 Fiet Design Urits |Project Navigator：Jx|Sirralation node： TitingMarierlmeBar1&45ns 出 FVyter 200.49 ns Interval18404n$ StartEnd:：RlineValu &tIE. *5 nsps 80.0 as 160 0
8、ns 240.0 ns 320.0 os 400.0 ns 480 0 ns 560.0 ns 640.0 ns 720.0 as 900.0 ns 880.0 ns 960 0 ns *iiiiiiiiiiii16. ascliB 1drB 0dinB 1dirB 1 domtB OOOOOOCdcnitOB 0dknitlB 0dirat2B Ddcnit3B 0dcnit4B 0dlcnit5B 0dlcnit6B 0iratTB D说明：当输入为“1”，并且方向设置为“左”时，两次时钟脉冲控制之 后的数据移位情况。说明：输入为“0”时，再经过两个时钟脉冲移位之后的移位情况。说明：再把方
9、向设置为“右”时，一次时钟脉冲控制之后的数据移位情 况。八、讨论和回答问题及体会：1.实验室的 QuartusII 在第一次不能进行下载调试。通过安装相 应的证书文件解决了上述问题。2. 在进行编译的时候，使用了较多的 if 循环嵌套判断语句，会导 致了仿真波形处出现了很大的延迟。改为使用 case 语句，降低了 延迟，达到比较好的波形仿真效果。3. 安装驱动程序，此 USB 设备的驱动处于 QuartusII 安装目录中 的driversusb-blaster 中，进行 USB 装载连接。4 通过使用 VHDL 对双向移位寄存器的编写可以更加深刻的了解其 功能。在编写过程中对 VHDL 语言程序得到了加深和熟悉，巩固了 所学的知识。
