实验一: EDA入门
实验目的：
了解并初步掌握使用QuartusⅡ软件集成开发工具进行专用硬件电路设计的工作过程； 了解并初步掌握使用硬件描述语言（VHDL）表述电路功能设计； 了解并初步掌握使用时序仿真方法验证电路逻辑功能；
了解并初步掌握使用GW48实验台对设计电路进行硬件下载配置和测试。
实验任务：
1． 首先利用QuartusⅡ完成“2选1多路选择器”电路的VHDL语言表达描述； 2． 设计时序仿真测试激励波形信号并进行电路功能的仿真测试； 3． 完成“2选1多路选择器”电路的硬件下载编程；
4． 设计硬件测试方案，配置试验台测试环境，进行硬件测试； 5． 实验完成，写出实验报告
实验原理：
本实验通过Quartus II软件，编程设计硬件电路功能，在一片FPGA（型号EP1C6Q240C8）可编程芯片上，制作成一块具有“二选一多路选择器”功能的专用电路器件。
测试验证设计电路功能是在GW48实验系统上进行，该实验系统通过改变连线和软件配置可支持多种电路试验。本实验选用电路模式NO.5。
“二选一多路选择器”制作成功后，选择2种可听得见的频率接至电路的两个输入端，电路的输出端接扬声器，作为选择的第3个输入端连接到一个乒乓按键。通过揿动按键，改变输入选择端的电平，选择通过不同的频率信号到输出，从而，可以听到不同音调的声音。
2．设计目标实体
“2选1多路选择器”电路原理图及逻辑表达式如下：
图3.1 “2选1多路选择器”原理图和逻辑表达
该电路可用硬件描述语言VHDL表达如下：
ENTITY mux21a IS - - 说明电路实体具有3个输入端口， PORT (a, b, s: IN BIT; - - 分别称为a, b, s，输入二进制位；
y: OUT BIT );
END ENTITY mux21a;
ARCHITECTURE one OF mux21a IS - - 说明该电路实体的功能结构行为： BEGIN
PROCESS ( a, b, s ) - - 对于3个输入位, 判断s端口的值， BEGIN - - 如果是0，则y端口输出值等于 IF s =‘0’ THEN y <= a; - - a端口的输入， ELSE y <= b; - - 否则，等于b端口的输入 END IF;
END PROCESS; END ARCHITECTURE one;
1
- - 一个输出二进制位的端口，命名y。
实验步骤：
第一阶段：建立工程，输入设计文件
（1）建立实验项目工作文件夹。如：E:\\MUX21.
（2）打开Quartus II 软件。点击File|New，新建设计文件（如图3.2所示）。
（3）在弹出新建对话窗口(如图3.3所示)，选Device Design Files选项卡，在所列文件类型中选择VHDL File,点击OK按钮。
（4）输入目标电路设计的VHDL程序。
（5）通过依次选择菜单File|Save as保存程序文件，注意保存文件名与实体名必须一致。
保存文件时，若弹出对话框询问“Do you want to create a new project with this file?”时,选择“是”。
（6）新建工程，并将此设计文件加入工程。操作如下：
① 自动或者由菜单File|New Project|Wizart进入新工程创建向导（如图3.4）。输入文件名，选择“next”；
② 选择设计文件加入工
程（图3.5）。按“Add ALL”，按“next”；
2
③ 选择目标芯片与设置。选择本实验采用的芯片，系列是Cyclone, 型号为EP1C6Q240C8。速度等级是8。（如图3.6所示）。
④ 点击完成。
3
第二阶段：编译
通过点击Processing下拉菜单，选 Start Compilation菜单项启动编译。如图3.7所示。 第三阶段：时序仿真
（1） 进行功能仿真前，先设计时序激励波形文件。打开File|New，在弹出窗口点击“Other Files”，从选项中选择“Vector Waveform File”。如图3.8所示。
（2） 选择端节点，在空白处双击鼠标左键，跳出Insert Node or Bus对话框。选择Node Finder。如图3.9所示。
（3） 在新弹出的Node Finder对话框中点击List按钮，在左框显示找到的接点中，选择需要的信号，加入右框选中节点列表中。如图3.10所示。。
（4） 通过点击Edit下拉菜单，选择仿真结束时间End Time。如图3.11。 （5） 设置输入仿真激励信号波形，如图3.12所示。
选择输入端节点a，点击左侧信号设置按钮“OVERWRITRE CLOCK”。在弹出时钟窗口，设置信号周期1μs，占空比为50% 。
选择输入端节点b，点击左侧信号设置按钮“OVERWRITRE CLOCK”。在弹出时钟窗口，设置信号周期0.5μs，占空比为50% 。
4
