恢復(fù)余數(shù)法定點(diǎn)原碼一位除法器的設(shè)計(jì).doc

課課 程程 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 報(bào)報(bào) 告告 課程設(shè)計(jì)名稱 計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)題目 恢復(fù)余數(shù)法定點(diǎn)原碼一位除法器恢復(fù)余數(shù)法定點(diǎn)原碼一位除法器 的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì) 院 系 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 完成日期 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 I 目目 錄錄 第第 1 章章 總體設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)方案 1 1 1 設(shè)計(jì)原理 1 1 2 設(shè)計(jì)思路 1 1 3 設(shè)計(jì)環(huán)境 3 第第 2 章章 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 4 2 1 頂層方案圖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 4 2 1 1 創(chuàng)建頂層圖形設(shè)計(jì)文件 4 2 1 2 器件的選擇與引腳鎖定 5 2 1 3 編譯 綜合 適配 6 2 2 功能模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 6 2 2 1 寄存器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 6 2 2 2 數(shù)據(jù)選擇器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 8 2 2 3 補(bǔ)碼器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 12 2 2 4 加法器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 13 2 2 5 移位寄存器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 15 2 3 仿真調(diào)試 18 第第 3 章章 編程下載與硬件測(cè)試編程下載與硬件測(cè)試 20 3 1 編程下載 20 3 2 硬件測(cè)試及結(jié)果分析 20 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 22 附附 錄 電路原理圖 錄 電路原理圖 23 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 1 章 總體設(shè)計(jì)方案 1 第 1 章 總體設(shè)計(jì)方案 1 1 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理 定點(diǎn)原碼一位除法器的原理是根據(jù)人工進(jìn)行二進(jìn)制除法的規(guī)則 判斷被除數(shù) 與除數(shù)的大小 若被除數(shù)小 則上商 0 并在余數(shù)最低位補(bǔ) 0 再用余數(shù)和右移 一位的除數(shù)比 若夠除 則上商 1 否則上商 0 然后繼續(xù)重復(fù)上述步驟 直到 除盡 即余數(shù)為 0 或已得到的商的位數(shù)滿足精度要求為止 上述計(jì)算方法要求加法器的位數(shù)為除數(shù)位數(shù)的兩倍 但分析后 會(huì)發(fā)現(xiàn)右移 除數(shù) 可以通過(guò)左移被除數(shù) 余數(shù) 來(lái)代替 左移出界的被除數(shù) 余數(shù) 的高位 都是無(wú)用的 0 對(duì)運(yùn)算不會(huì)產(chǎn)生任何影響 另外 上商 0 還是 1 是計(jì)算者用觀察 比較的辦法確定的 而計(jì)算機(jī)只能用做減法判斷結(jié)果的符號(hào)為負(fù)還是為正來(lái)確定 當(dāng)差為負(fù)時(shí) 上商為 0 同時(shí)還應(yīng)把除數(shù)再加到差上去 恢復(fù)余數(shù)為原來(lái)的正值 之后再將其左移一位 若減得的差為 0 或?yàn)檎禃r(shí) 就沒(méi)有恢復(fù)余數(shù)的操作 上 商為 1 余數(shù)左移一位 1 2 設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)思路 恢復(fù)余數(shù)法定點(diǎn)原碼一位除法器的整體設(shè)計(jì)主要包含五個(gè)部分 分別是寄存 器 數(shù)據(jù)選擇器 補(bǔ)碼器 加法器以及移位寄存器 寄存器 數(shù)據(jù)選擇器選擇數(shù)據(jù)寄存器 寄存被除數(shù) X 和余數(shù)的其中一個(gè) 6 位二 進(jìn)制數(shù) 包含 2 位符號(hào)位 D 觸發(fā)器 上 升沿觸發(fā) 除數(shù)寄存器 寄存除數(shù) Y 6 位二進(jìn)制數(shù) 包含 2 位符號(hào)位 D 觸發(fā)器 上升沿觸發(fā) 余數(shù)寄存器 寄存余數(shù) 6 位二進(jìn)制數(shù) 包含 2 位符號(hào)位 D 觸發(fā)器 上升沿觸發(fā) 數(shù)據(jù)選擇器 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 1 章 總體設(shè)計(jì)方案 2 選擇器 A 與 門(mén)邏輯電路 選擇輸出 0 和除數(shù) Y 的其中一個(gè) 當(dāng)輸 入低電平時(shí) 輸出 0 當(dāng)輸入高電平時(shí) 輸出除數(shù) Y 選擇器 B 與 門(mén)邏輯電路 選擇輸出被除數(shù) X 和余數(shù)的其中一個(gè) 當(dāng)輸入低電平時(shí) 輸出被除數(shù) 當(dāng)輸入高電平時(shí) 輸出余數(shù) 補(bǔ)碼器 將除數(shù) Y 的 4 位有效二進(jìn)制數(shù)取反加一 求其 Y 補(bǔ) 加法器 加法器 A 將數(shù)據(jù)選擇器選擇數(shù)據(jù)寄存器中的值和 Y 補(bǔ)求和 判斷結(jié) 果正負(fù) 決定上商 0 還是上商 1 加法器 B 若加法器 A 中的結(jié)果為負(fù) 將結(jié)果加除數(shù) Y 恢復(fù)余數(shù) 移位寄存器 移位寄存器 實(shí)現(xiàn)移位功能 將被除數(shù) 余數(shù) 左移 商移位寄存器 寄存每一次計(jì)算所得的商 依次左移得到最終結(jié)果商 恢復(fù)余數(shù)法定點(diǎn)原碼一位除法器的底層 頂層的設(shè)計(jì)都采用原理圖設(shè)計(jì)輸入 方式 經(jīng)編譯 調(diào)試后形成 bit 文件并下載到 FPGA XCV200 可編程邏輯芯片中 經(jīng)硬件測(cè)試驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性 其原理框圖如圖 1 1 所示 除除數(shù)數(shù)寄寄存存器器數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)選選擇擇器器B B 余余數(shù)數(shù)寄寄存存器器 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)選選擇擇器器A A 商商移移位位寄寄存存 器器 移移位位寄寄存存器器 加加法法器器B B 加加法法器器A A 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)選選擇擇器器 寄寄存存器器 求求補(bǔ)補(bǔ)器器 0 0 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 1 章 總體設(shè)計(jì)方案 3 圖圖 1 1 恢復(fù)余數(shù)法除法器的原理框圖恢復(fù)余數(shù)法除法器的原理框圖 1 3 設(shè)計(jì)環(huán)境設(shè)計(jì)環(huán)境 硬件環(huán)境 偉福 COP2000 型計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀 FPGA 實(shí)驗(yàn)板 微 機(jī) EDA 環(huán)境 Xilinx Foundation F3 1 設(shè)計(jì)工具 COP2000 仿真軟件 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 2 章 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 4 第 2 章 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 2 1 頂層方案圖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)頂層方案圖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 設(shè)計(jì)采用自上而下的設(shè)計(jì)方法 頂層方案圖實(shí)現(xiàn)恢復(fù)余數(shù)法定點(diǎn)原碼一位除 法器的邏輯功能 采用原理圖設(shè)計(jì)輸入方式完成 電路實(shí)現(xiàn)基于 FPGA XV200 可 編程邏輯芯片 在完成原理圖的功能設(shè)計(jì)后 把輸入 輸出信號(hào)安排到 FPGA XV200 指定的引腳上去 實(shí)現(xiàn)芯片的引腳鎖定 2 1 1 創(chuàng)建頂層圖形設(shè)計(jì)文件創(chuàng)建頂層圖形設(shè)計(jì)文件 頂層圖形文件主要由三個(gè)寄存器模塊 U2 U5 U7 兩個(gè)數(shù)據(jù)選擇器模塊 一個(gè)補(bǔ)碼器模塊 兩個(gè)加法器模塊以及兩個(gè)移位寄存器模塊組裝而成的一個(gè)完整 的設(shè)計(jì)實(shí)體 可利用 Xilinx Foundation F3 1 模塊實(shí)現(xiàn)頂層圖形文件的設(shè)計(jì) 頂層 圖形文件結(jié)構(gòu)如圖 2 1 所示 圖圖 2 1 定點(diǎn)原碼一位除法器頂層圖形文件結(jié)構(gòu)定點(diǎn)原碼一位除法器頂層圖形文件結(jié)構(gòu) 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 2 章 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 5 圖 2 1 中 P81 P82 P84 P85 P86 P87 為從高位到低位被除數(shù)輸入端 P96 P97 P100 P101 P102 P103 為從高位到低位除數(shù)輸入端 P213 為脈沖 信號(hào)輸入端 P73 為始能端 開(kāi)始時(shí)為低電平 以后一直處于高電平 P217 P218 P220 P221 P222 P223 為從高位到低位余數(shù)輸出端 P231 P232 P234 P235 為從高位到低位商的輸出端 2 1 2 器件的選擇與引腳鎖定器件的選擇與引腳鎖定 1 器件的選擇器件的選擇 由于硬件設(shè)計(jì)環(huán)境是基于偉福 COP2000 型計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀和 FPGA XV200 實(shí)驗(yàn)板 故采用的目標(biāo)芯片為 Xlinx FPGA XV200 可編程邏輯芯片 2 引腳鎖定引腳鎖定 把頂層圖形文件中的輸入 輸出信號(hào)安排到 Xlinx FPGA XV200 芯片指定的引 腳上去 實(shí)現(xiàn)芯片的引腳鎖定 各信號(hào)及 Xlinx FPGA XV200 芯片引腳對(duì)應(yīng)關(guān)系 如表 2 1 所示 表表 2 1 信號(hào)和芯片引腳對(duì)應(yīng)關(guān)系信號(hào)和芯片引腳對(duì)應(yīng)關(guān)系 元件符號(hào)中的輸入元件符號(hào)中的輸入 輸出信號(hào)輸出信號(hào)FPGA 芯片引腳芯片引腳 A5P81 A4P82 A3P84 A2P85 A1P86 A0P87 CLKP213 SP73 B5P96 B4P97 B3P100 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 2 章 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 6 B2P101 B1P102 B0P103 OUT5P178 P217 OUT4P184 P218 OUT3P185 P220 OUT2P203 P221 OUT1P111 P222 OUT0P110 P223 S3P108 P231 S2P109 P232 S1P124 P234 S0P125 P235 2 1 3 編譯 綜合 適配編譯 綜合 適配 利用 Xilinx FoundationF3 1 編譯器對(duì)頂層圖形文件進(jìn)行編譯 綜合 優(yōu)化 邏輯分割 適配和布線 生成可供時(shí)序仿真的文件和器件下載編程文件 2 2 功能模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)功能模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 定點(diǎn)原碼一位除法器 恢復(fù)余數(shù) 的底層圖形文件是由 10 個(gè)模塊組裝而成 的一個(gè)完整的設(shè)計(jì)實(shí)體 可利用 Xilinx Foundation F3 1 ECS 模塊實(shí)現(xiàn)底層圖形文 件的設(shè)計(jì) 底層模塊包括三個(gè)寄存器模塊 兩個(gè)數(shù)據(jù)選擇器模塊 一個(gè)補(bǔ)碼器模 塊 兩個(gè)加法器模塊以及兩個(gè)移位寄存器模塊 由 Xilinx FPGA XV200 可編程邏 輯芯片分別實(shí)現(xiàn) 2 2 1 寄存器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)寄存器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 1 創(chuàng)建寄存器原理圖創(chuàng)建寄存器原理圖 內(nèi)部主要用到 D 觸發(fā)器 當(dāng)上升沿到來(lái)時(shí) 輸出與 D 端相同值 下降沿時(shí) 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 2 章 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 7 保持?jǐn)?shù)值不變 實(shí)現(xiàn)寄存功能 其原理圖如圖 2 2 所示 圖圖 2 2 寄存器原理圖寄存器原理圖 2 創(chuàng)建元件圖形創(chuàng)建元件圖形 圖圖 2 3 寄存器元件圖形符號(hào)寄存器元件圖形符號(hào) 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 2 章 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 8 為了能在圖形編輯器 原理圖設(shè)計(jì)輸入方式 中調(diào)用此芯片 需要為 A1 芯片創(chuàng)建一個(gè)元件圖形 可用 Xilinx Foundation F3 1 編譯器的 Create Symbol 模 塊實(shí)現(xiàn) CLOCK 為控制端 B0 B5 為輸入端 F0 F5 為輸出端 其元件圖形如 圖 2 3 所示 3 功能描述功能描述 上升沿觸發(fā) 用于寄存數(shù)據(jù) 三個(gè)寄存器分別寄存通過(guò)數(shù)據(jù)選擇 器選擇的被除數(shù)和余數(shù)的其中一個(gè) 除數(shù)還有余數(shù) 4 功能仿真功能仿真 對(duì)創(chuàng)建的寄存器模塊進(jìn)行功能仿真 驗(yàn)證其功能的正確性 可用 Xilinx Foundation F3 1 編譯器 Simulator 模塊實(shí)現(xiàn) 其仿真圖如圖 2 4 所示 圖圖 2 4 寄存器仿真圖寄存器仿真圖 2 2 2 數(shù)據(jù)選擇器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)選擇器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 1 選擇器選擇器 A 選擇輸出 選擇輸出 0 和除數(shù)和除數(shù) Y 1 創(chuàng)建選擇器模塊原理圖創(chuàng)建選擇器模塊原理圖 選擇器內(nèi)部主要由與門(mén)構(gòu)成 控制信號(hào)分別與各輸入數(shù)據(jù)相與 因此當(dāng)控制 信號(hào)為電平時(shí) 輸出都為 0 當(dāng)控制信號(hào)為高電平時(shí) 輸出為輸入數(shù)據(jù) 其原理 圖如圖 2 5 所示 圖圖 2 5 選擇器模塊原理圖選擇器模塊原理圖 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 2 章 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 9 2 創(chuàng)建元件圖形創(chuàng)建元件圖形 H0 H5 為輸入端 F0 F5 為輸出端 C 為控制端 其元件圖如圖 2 6 所示 圖圖 2 6 選擇器模塊元件圖形符號(hào)選擇器模塊元件圖形符號(hào) 3 功能描述功能描述 當(dāng)控制信號(hào)為高電平時(shí) 輸出為輸入值除數(shù) Y 當(dāng)控制信號(hào)為 低電平時(shí) 輸出全為 0 實(shí)現(xiàn)當(dāng)余數(shù)為負(fù)時(shí)將其恢復(fù)為正數(shù)的 功能 4 功能仿真功能仿真 對(duì)創(chuàng)建的選擇器模塊進(jìn)行功能仿真 驗(yàn)證其功能的正確性 可用 Xilinx Foundation F3 1 編譯器 Simulator 模塊實(shí)現(xiàn) 仿真結(jié)果如圖 2 7 所示 圖圖 2 7 選擇器模塊仿真圖選擇器模塊仿真圖 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 2 章 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 10 2 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器 B 二選一數(shù)據(jù)選擇器 選擇輸出被除數(shù) 二選一數(shù)據(jù)選擇器 選擇輸出被除數(shù) X 和余數(shù) 和余數(shù) 1 創(chuàng)建二選一數(shù)據(jù)選擇器原理圖創(chuàng)建二選一數(shù)據(jù)選擇器原理圖 二選一數(shù)據(jù)選擇器內(nèi)部主要利用六個(gè)二選一芯片 當(dāng)控制信號(hào)為高電平時(shí) 選擇 B 輸出 B 中數(shù)據(jù) 當(dāng)控制信號(hào)為低電平時(shí) 選擇 A 輸出為 A 中數(shù)據(jù) 其 原理圖如圖 2 8 所示 圖圖 2 8 二選一數(shù)據(jù)選擇器原理圖二選一數(shù)據(jù)選擇器原理圖 其中 數(shù)據(jù)選擇器邏輯框圖如圖 2 9 所示 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 2 章 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 11 圖圖 2 9 二選一數(shù)據(jù)選擇器邏輯框圖二選一數(shù)據(jù)選擇器邏輯框圖 2 創(chuàng)建元件圖形創(chuàng)建元件圖形 A B A0 A5 B0 B5 為輸入端 S C0 C5 為輸出端 CO 為控制端 其元件 圖如圖 2 10 所示 圖圖 2 10 二選一數(shù)據(jù)選擇器元件圖形符號(hào)二選一數(shù)據(jù)選擇器元件圖形符號(hào) 3 功能描述功能描述 實(shí)現(xiàn)對(duì)兩組數(shù)據(jù)的二選一功能 每一時(shí)刻只能輸出兩組數(shù)據(jù)中 的一組 選擇被除數(shù)和余數(shù)的其中一個(gè) 4 功能仿真功能仿真 對(duì)創(chuàng)建的二選一數(shù)據(jù)選擇器模塊進(jìn)行功能仿真 驗(yàn)證其功能的正確性 可用 Xilinx Foundation F3 1 編譯器 Simulator 模塊實(shí)現(xiàn) 仿真結(jié)果如圖 2 11 所示 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 2 章 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 12 圖圖 2 11 二選一數(shù)據(jù)選擇器仿真圖二選一數(shù)據(jù)選擇器仿真圖 2 2 3 補(bǔ)碼器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)補(bǔ)碼器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 1 創(chuàng)建補(bǔ)碼器原理圖創(chuàng)建補(bǔ)碼器原理圖 補(bǔ)碼器模塊內(nèi)部用到了一個(gè) ADD4 芯片 以對(duì)除數(shù) Y 求其 Y 補(bǔ) 通過(guò)對(duì)輸入 的二進(jìn)制數(shù)的四位有效數(shù)字實(shí)行取反加 1 操作 其原理圖如圖 2 12 所示 圖圖 2 12 補(bǔ)碼器模塊原理圖補(bǔ)碼器模塊原理圖 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 2 章 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 13 2 創(chuàng)建元件圖形創(chuàng)建元件圖形 Y0 Y3 為輸入端 B0 B3 為輸出端 其圖形如圖 2 13 所示 圖圖 2 13 補(bǔ)碼器模塊元件圖形符號(hào)補(bǔ)碼器模塊元件圖形符號(hào) 3 功能描述功能描述 對(duì)輸入的除數(shù) Y 的四位有效二進(jìn)制數(shù) 進(jìn)行取反加 1 操作 求 得 Y 補(bǔ) 4 功能仿真功能仿真 對(duì)創(chuàng)建的補(bǔ)碼器模塊進(jìn)行功能仿真 驗(yàn)證其功能的正確性 可用 Xilinx Foundation F3 1 編譯器 Simulator 模塊實(shí)現(xiàn) Y3 為高位 B3 也為高位 仿真結(jié) 果如圖 2 14 所示 圖圖 2 14 補(bǔ)碼器模塊仿真圖補(bǔ)碼器模塊仿真圖 2 2 4 加法器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)加法器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 1 創(chuàng)建加法器原理圖創(chuàng)建加法器原理圖 加法器內(nèi)部主要用到 ADDS 加法芯片以及一些與非門(mén) 先將輸入的六位二進(jìn) 制數(shù)轉(zhuǎn)換成八位 即在高位加兩個(gè)零 然后進(jìn)行加法運(yùn)算 最后 將得到的數(shù)據(jù) 輸出低六位 其原理圖如圖 2 15 所示 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 2 章 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 14 圖圖 2 15 加法器原理圖加法器原理圖 2 創(chuàng)建元件圖形創(chuàng)建元件圖形 為了能在圖形編輯器 原理圖設(shè)計(jì)輸入方式 中調(diào)用此芯片 需要為 FPGA XV200 芯片創(chuàng)建一個(gè)元件圖形 可用 Xilinx Foundation F3 1 編譯器的 Create Symbol 模塊實(shí)現(xiàn) A0 A5 B0 B5 是輸入端 S0 S5 是輸出端 其元件圖形如圖 2 16 所示 圖圖 2 16 加法器元件圖形符號(hào)加法器元件圖形符號(hào) 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 2 章 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 15 3 功能描述功能描述 輸入兩組數(shù)據(jù) 對(duì)其求和 兩個(gè)加法器分別將數(shù)據(jù)選擇器選擇 數(shù)據(jù)寄存器中的值和 Y 補(bǔ)求和以及所得余數(shù)為負(fù)時(shí)將余數(shù)和 Y 以恢復(fù)余數(shù)的求和 4 功能仿真功能仿真 對(duì)創(chuàng)建的加法器模塊進(jìn)行功能仿真 驗(yàn)證其功能的正確性 可用 Xilinx Foundation F3 1 編譯器 Simulator 模塊實(shí)現(xiàn) 仿真結(jié)果如圖 2 17 所示 圖圖 2 17 加法器仿真圖加法器仿真圖 2 2 5 移位寄存器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)移位寄存器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 1 移位寄存器移位寄存器 1 創(chuàng)建移位寄存器原理圖創(chuàng)建移位寄存器原理圖 移位寄存器內(nèi)部主要用到了與門(mén)和非門(mén) 依次將數(shù)據(jù)從低位傳給高位 最低 位補(bǔ)零 其原理圖如圖 2 18 所示 圖圖 2 18 移位寄存器原理圖移位寄存器原理圖 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 2 章 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 16 2 創(chuàng)建元件圖形創(chuàng)建元件圖形 為了能在圖形編輯器 原理圖設(shè)計(jì)輸入方式 中調(diào)用此芯片 需要為 YIWEI 芯片創(chuàng)建一個(gè)元件圖形 可用 Xilinx Foundation F3 1 編譯器的 Create Symbol 模塊 實(shí)現(xiàn) A0 A4 是輸入端 B0 B5 是輸出端 其元件圖形如圖 2 19 所示 圖圖 2 19 移位寄存器元件圖形符號(hào)移位寄存器元件圖形符號(hào) 3 功能描述功能描述 將輸入的數(shù)據(jù)左移一位 即將被除數(shù) 余數(shù) 左移一位以進(jìn)行 下一步運(yùn)算 4 功能仿真功能仿真 對(duì)創(chuàng)建的移位寄存器模塊進(jìn)行功能仿真 驗(yàn)證其功能的正確性 可用 Xilinx Foundation F3 1 編譯器 Simulator 模塊實(shí)現(xiàn) 仿真結(jié)果如圖 2 20 所示 圖圖 2 20 移位寄存器仿真圖移位寄存器仿真圖 2 商移位寄存器商移位寄存器 1 創(chuàng)建商移位寄存器原理圖創(chuàng)建商移位寄存器原理圖 商移位寄存器內(nèi)部主要用到了 D 觸發(fā)器 CLK 信號(hào)依次到達(dá)上升沿時(shí)促使 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 2 章 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 17 D 觸發(fā)器工作 依次將后一位數(shù)據(jù)傳遞給前一位 其原理圖如圖 2 21 所示 圖圖 2 21 商移位寄存器原理圖商移位寄存器原理圖 2 創(chuàng)建元件圖形創(chuàng)建元件圖形 為了能在圖形編輯器 原理圖設(shè)計(jì)輸入方式 中調(diào)用此芯片 需要為 SHANGYIWEIJICUN 芯片創(chuàng)建一個(gè)元件圖形 可用 Xilinx foundation F3 1 編譯器 的 Create Symbol 模塊實(shí)現(xiàn) CLK 為控制端 C 是輸入端 Q0 Q3 是輸出端 其 元件圖如圖 2 22 所示 圖圖 2 22 商移位寄存器元件圖形符號(hào)商移位寄存器元件圖形符號(hào) 3 功能描述功能描述 依次將得到的上商結(jié)果左移并寄存 實(shí)現(xiàn)對(duì)商的寄存 4 功能仿真功能仿真 對(duì)創(chuàng)建的商移位寄存器模塊進(jìn)行功能仿真 驗(yàn)證其功能的正確性 可用 Xilinx Foundation F3 1 編譯器 Simulator 模塊實(shí)現(xiàn) 仿真結(jié)果如圖 2 23 所示 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 2 章 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 18 圖圖 2 23 商移位寄存器仿真圖商移位寄存器仿真圖 2 3 仿真調(diào)試仿真調(diào)試 仿真調(diào)試主要驗(yàn)證設(shè)計(jì)電路邏輯功能 時(shí)序的正確性 本設(shè)計(jì)中主要采用功 能仿真方法對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真 1 建立仿真波形文件及仿真信號(hào)選擇建立仿真波形文件及仿真信號(hào)選擇 功能仿真時(shí) 首先建立仿真波形文件 選擇仿真信號(hào) 對(duì)選定的輸入信號(hào)設(shè) 置參數(shù) 選定的仿真信號(hào)和設(shè)置的參數(shù)如表 2 2 所示 表表 2 2 仿真信號(hào)選擇和參數(shù)設(shè)置仿真信號(hào)選擇和參數(shù)設(shè)置 輸輸 入入 信信 號(hào)號(hào)輸輸 出出 信信 號(hào)號(hào) A50OUT50 A40OUT40 A30OUT30 A20OUT20 A11OUT11 A00OUT00 B50S30 B40S21 B30S10 B21S01 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 2 章 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 19 B11 B00 S先 0 后 1 CLK脈沖信號(hào) 2 功能仿真結(jié)果與分析功能仿真結(jié)果與分析 功能仿真波形結(jié)果如圖 2 24 所示 與表 2 2 的內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比 可以看出功能 仿真結(jié)果是正確的 進(jìn)而說(shuō)明電路設(shè)計(jì)的正確性 圖圖 2 24 功能仿真波形結(jié)果功能仿真波形結(jié)果 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 3 章 編程下載與硬件測(cè)試 20 第 3 章 編程下載與硬件測(cè)試 3 1 編程下載編程下載 利用 Xilinx Foundation F3 1 的編程下載功能 將得到的 bit 文件下載到 FPGA XV200 實(shí)驗(yàn)板的 FPGA XV200 可編程邏輯芯片中 3 2 硬件測(cè)試及結(jié)果分析硬件測(cè)試及結(jié)果分析 利用 FPGA XV200 實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行硬件功能測(cè)試 恢復(fù)余數(shù)法定點(diǎn)原碼一位除法 器的輸入數(shù)據(jù)通過(guò) FPGA XV200 實(shí)驗(yàn)板的輸入開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn) 輸出數(shù)據(jù)通過(guò) FPGA XV200 實(shí)驗(yàn)板的數(shù)碼顯示管和發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn) 其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 3 1 所示 表表 3 1 FPGA 實(shí)驗(yàn)板信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系實(shí)驗(yàn)板信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系 FPGA芯片引腳信號(hào)芯片引腳信號(hào)FPGA實(shí)驗(yàn)板實(shí)驗(yàn)板 輸入A0 A5K1 輸入B0 B5K0 控制信號(hào)SK2 脈沖信號(hào)CLKCLOCK 輸出 OUT0 OUT5S0 A0 A5 輸出 S0 S3S1 B0 B3 利用表 2 2 中的輸入?yún)?shù)作為輸入數(shù)據(jù) 逐個(gè)測(cè)試輸出結(jié)果 即用 FPGA XV200 實(shí)驗(yàn)板的開(kāi)關(guān) K1 K0 K2 輸入數(shù)據(jù) 同時(shí)觀察數(shù)碼顯示管和發(fā)光二極管 顯示結(jié)果 得到如圖 3 1 所示的硬件測(cè)試結(jié)果 通過(guò)觀察和比較 發(fā)現(xiàn)圖 3 1 輸出結(jié)果和表 2 2 輸出結(jié)果相符合 說(shuō)明編程 下載后硬件測(cè)試結(jié)果是正確的 所以該電路設(shè)計(jì)正確 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 3 章