EDA技術-VHDL-4.11-用狀態(tài)機實現(xiàn)序列檢測器的設計

1、4.11 用狀態(tài)機實現(xiàn)序列檢測器的程序設計與仿真1 實驗目的用狀態(tài)機實現(xiàn)序列檢測器的設計，并對其進行仿真和硬什測試。2 實驗原理序列檢測器可用于檢測一組或多組由二進制碼組成的脈沖序列信號，當序列檢測器連續(xù)收到組串行二進制碼后，如果這組碼與檢測器中預先設置的碼相同，則輸出“I”，否則輸出“0”。由于這種檢測的關鍵在于正確碼的收到必須是連續(xù)的，這就要求檢測器必須記住前一次的正確碼及正確序列，直到在連續(xù)的檢測中所收到的每一位碼都與預置數(shù)的對應碼相同。在檢測過程中，任何一位不相等都將回到初始狀態(tài)重新開始檢測。該實驗源程序描述的電路完成對序列數(shù)“11l00101”的檢測，當這一串序列數(shù)高位在前(左移)串

2、行進入檢測器后，若此數(shù)與預置的密碼數(shù)相同，則輸出“A”，否則輸出“B”。3 實驗內(nèi)容(1) 用VHDL語言編寫序列檢測器的源程序。 （2）將源程序進行綜合、優(yōu)化及功能仿真，并給出仿真波形，了解控制信號的時序，最后進行引腳鎖定并完成硬件測試實驗。 建議用鍵7(PIO11)控制復位信號CLR；鍵6(PI09)控制狀態(tài)機工作時鐘CLK；待檢測串行系列數(shù)輸入DIN接PIO10(左移，最高位在前)：指示輸出AB接PI039PI036(顯示于數(shù)碼管6)，下載后：按實驗板“系統(tǒng)復位”鍵：用鍵2和鍵1輸入2位十六進制待測序列數(shù)“”；按鍵7復位（平時數(shù)碼6指示顯“B”)：按鍵6(CLK)8次，這時若串行輸入的8

3、位二進制序列碼(顯示于數(shù)碼 21和發(fā)光管D8D6)與預置碼”相同，則數(shù)碼6應從原來的B變成A，表示序列檢測正確，否則仍為B。4 實驗預習思考（1）說明源程序的代碼表達的是什么類型的狀態(tài)機，它的優(yōu)點是什么?詳述其功能和對序列數(shù)檢測的邏輯過程。(2) 寫出由兩個主控進程構成的相同功能的符號化Moore型有限狀態(tài)機，畫出狀態(tài)圖，井給出其仿真測試波形。5 程序設計與仿真 （1）程序設計為此工程新建一個文件夾。啟動Quartus軟件工作平臺。新建工程設計文件名為SCHK.vhd。在新建的VHDL模型窗口下編寫的源程序如下：LIBRARY IEEE ;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL

4、;ENTITY SCHK IS PORT(DIN, CLK, CLR : IN STD_LOGIC; -串行輸入數(shù)據(jù)位/工作時鐘/復位信號 AB : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); -檢測結果輸出END SCHK;ARCHITECTURE behav OF SCHK IS SIGNAL Q : INTEGER RANGE 0 TO 8 ; SIGNAL D : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); -8位待檢測預置數(shù)BEGIN D = ; -8位待檢測預置數(shù)：密碼：E5H PROCESS( CLK, CLR ) BEGIN IF CLR

5、 = 1 THEN Q IF DIN = D(7) THEN Q = 1 ; ELSE Q IF DIN = D(6) THEN Q = 2 ; ELSE Q IF DIN = D(5) THEN Q = 3 ; ELSE Q IF DIN = D(4) THEN Q = 4 ; ELSE Q IF DIN = D(3) THEN Q = 5 ; ELSE Q IF DIN = D(2) THEN Q = 6 ; ELSE Q IF DIN = D(1) THEN Q = 7 ; ELSE Q IF DIN = D(0) THEN Q = 8 ; ELSE Q Q = 0 ; END CASE

6、 ; END IF ; END PROCESS ; PROCESS( Q ) -檢測結果判斷輸出 BEGIN IF Q = 8 THEN AB = 1010 ; -序列數(shù)檢測正確，輸出 A ELSE AB = 1011 ; -序列數(shù)檢測錯誤，輸出 B END IF ; END PROCESS ;END behav ; (2) 創(chuàng)建工程及全程編譯完成源代碼輸入后即可創(chuàng)建工程。然后進行全程編譯，檢查設計程序是否正確。（2）仿真請參照2.1.5節(jié)建立波形編輯文件進行功能仿真，仿真結果如圖4.11.1所示，從圖中的仿真結果可知，輸入的待檢測的數(shù)是，當8位數(shù)未檢測完成時輸出錯誤結果為1011，當檢測完成后，輸出為1010，表示檢測正確。圖4.11.1 序列檢測器仿真結果6 實驗報告根據(jù)以上的實驗內(nèi)容寫出實驗報告，包括設計原理、程序設計、程序分析、仿真分析、硬件測試和詳細實驗過程。7.實驗練習題(3) 將8位待檢測預置數(shù)作