【文章內容簡介】 124=d=254。when 125=d=254。when 126=d=255。when 127=d=255。 when others=null。 end case。 end if。 其中，時鐘信號 clk，復位信號 clr， 8位二進制輸出信號端口 d。 程序設計流程圖如下圖所示： 輸 出 賦 值 0NYNY計 數 器 是否 為 1 2 7 ？復 位 信 號是 否 為 0 ？查 表 輸 出計 數 器 加 1計 數 器 賦 值 0等 待 時 鐘 上 升 沿開 始結 束 圖 正弦波設計流程圖 波形發(fā)生器的設計 8 方波 階梯波運用 VHDL 語言中 if 語句設計，程序中每計數 64 次對輸出信號進行一次翻轉，從而得到周期為輸入時鐘信號周期 128 倍的輸出方波信號。程序設置內部節(jié)點信號 a 作為輸出判斷信號，計數器計數 063 后，對輸出判斷信號取反，實現0、 1的變化。 if t63 then t:=t+1。 else t:=0。 a=not a。 end if。 其中， a為 0 是輸出低電平， a為 1時輸出高電平。 if a =39。139。 then q6=255。 else q6=0。 end if。 其中，時鐘信號 clk，復位信號 clr， 8位二進制輸出信號端口 q6。 程序設計流程圖如下圖所示： 波形發(fā)生器的設計 9 結 束開 始NY NYNY輸 出輸 出 賦 值 0輸 出 賦 值 2 5 5等 待 時 鐘 上 升 沿計 數 器 賦 值 0輸 出 判 斷 信 號 取 反計 數 器 加 1等 待 c l k 上 升 沿輸 出 判 斷信 號 賦 值 0輸 出 判 斷信 號 賦 值 1 ？計 數 器＜ 6 3 ？r e s e t信 號是 否 為 0 ？ 圖 方波設計流程圖 6選 1多路開關 6選 1多路開關運用 VHDL語言中 case語句設計。 程序主要語句如下所示： case a is when 000=q=z1。 when 001=q=z2。 when 010=q=z3。 when 011=q=z4。 when 100=q=z5。 when 101=q=z6。 波形發(fā)生器的設計 10 when others=q=null。 end case。 其中，時鐘信號 clk，輸入選擇 sel， 8位二進制輸出信號端口 q。 程序設計流程圖如下圖所示： 結 束開 始sel輸 入 選 擇輸 入 選 擇 對應 輸 出 q 圖 6選 1多路開關設計流程圖 波形發(fā)生器的設計 11 第三章 系統(tǒng)調試與分析 系統(tǒng)調試 調試方法 實驗運用的是 VHDL 語言與原理圖混合設計方法，因此有程序調試和原理圖調試兩部分。實驗步驟如下： 新建工程、 VHDL文檔輸入設計模塊子程序 調試各個子程序是否存在語法錯誤的問題 對各子模塊進行波形仿真，驗證輸出是否正確 各子模塊生成圖元文件 新建工程、原理圖文檔，將各子模塊文件夾下的文檔拷貝到新建工程中 根據系統(tǒng)設計框圖將各個模塊圖元文件連成原理圖 檢驗原理圖是否正確 最后原理圖仿真，檢查波形圖是否正確 調試故障 及解決方法 在整個實驗調試過程中，最主要出現的問題是對 VHDL 語言的不熟悉，導致在程序編寫過程中出現了不少語法錯誤導致影響實驗結果的問題。其次是軟件運用不熟練使得影響實驗進度，有時也會影響了實驗調試。針對實驗中出現了問題，總結了以下一些解決方法和注意事項： 程序書寫過程中要注意程序的層次，便于出錯時對錯誤的查找； 程序輸入時應仔細認真，以免個別字母的錯誤輸入影響實驗結果； 分模塊設計分模塊調試，便于對錯誤的糾正； 項目名必須與頂層設計文件名相同； 程序命名過程中，以一定意義的字母命名，便于之后讀程序； 在原 理圖設計上，注意總線的書寫。 設計中主要用的是 VHDL語言中的 if語句和 case語句，因此對這兩種語句的運用要十分熟悉。并且其不區(qū)分大小寫，所以在命名時應注意此問題。 結果分析 遞增波形 通過對程序語句的調試過程，得到以下波形圖： 波形發(fā)生器的設計 12 圖 遞增波形圖 圖 遞增模塊圖 由波形圖可以看出，在每個時鐘上升沿，輸出加 1，從波形圖上我們也可以看到，輸出由 00000000增至 11111111，從而得到了遞增波形，并且其周期為時鐘周期的 256倍。因此，從調 試得到的波形圖可知，程序設計實現了遞增波形的產生功能。 遞減波形 遞減波形程序調試，得到了以下的波形圖： 圖 遞減波形圖 波形發(fā)生器的設計 13 圖 遞減模塊圖 由波形圖可以看出，在每個時鐘上升沿，輸出減 1，從波形圖上我們也可以看到，輸出由 11111111減到 00000000，與遞增波形正好是相反的，其周期與遞增波形周期相等，為時鐘周期的 256倍。因此，從調試得到的波形圖可知，程序設計實現了遞減波形的產生功能。 三角波 三角波程序調試至無語法錯誤后，仿真得到以下波形圖 ： 圖 圖 三角波模塊圖 通過對波形圖的分析，每個時鐘上升沿計數器加 1或者減 1，有一個最大值11111111。輸出由 00000000遞增至 11111111后再遞減至 00000000，從而得到了三角波。從圖上我們可以看到輸出的遞增與遞減，程序實現了三角波的產生功能。 正弦波 對正弦波程序的調試，得到了以下波形圖： 波形發(fā)生器的設計 14 圖 正弦波波形圖 圖 正弦波模塊圖 程序根據正弦波采樣取點，得到了以上仿真波形。與遞增波形不同的是，正弦波設 計中由于取點并不按一定規(guī)律得到，無法采用循環(huán)來實現，相對于前面波形的設計較難一些。因此，程序中利用 case語句，通過查表的方法來實現輸出正弦波。 階梯波 階梯波調試得到波形圖如下所示： 圖 階梯波波形圖 波形發(fā)生器的設計 15 圖 階梯波模塊圖 與之前設計的遞增波形比較我們不難發(fā)現，階梯波與遞增波形是類似的，其區(qū)別就在于，階梯波階梯增量為 16，而遞增波形的階梯增量是 1。并且在階梯波的設計中應注意，階梯增量應設置為 n2 ，只有這樣才能保證階梯的每一層的階梯高度是一樣的。實驗設計程序實現了階梯波的產生。 方波 方波調試得到波形圖如下圖所示： 圖 方波波形圖 圖 方波模塊圖 由上圖我們可以知道，程序的調試實現了方波的產生。我們的輸如時鐘信號就是一個方波信號，因此，在方波發(fā)生器的設計上要相對簡單。實驗是通過設置的計數周期，之后對輸出信號進行翻轉，從而得到所需的波形。 6選 1多路開關 波形發(fā)生器的設計 16 由于要實現用戶對所需波形的選擇功能，因此，實驗設計了一個 6選 1多路開關。通過對用戶輸入否認判斷，從而輸出用戶所需的信號波。調試得到如下波形圖： 圖 6選 1多路開關 圖 6選 1