新计算机组成原理实验讲稿（deng）实验三—3 基于FPGA的十六位机实验(讲课用).doc

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1、实验三—3基于FPGA的十六位机实验一十六位扩展实验板简介（1）EP1C6Q240C8：是模型机主控芯片（核心器件），它是美国Altera公司生产可编程逻辑器件，该公司位于美国加州，是专门生产可编程逻辑器件的公司，它的产品有三大系列，其中EP1C6Q240C8是Cyclone系列产品，相应管脚已连好，JTAG是EP1C6芯片的下载接口。（2）AT89S52单片机：主要用于接收PC机命令，完成16位程序存储器读写，管理模型机运行、暂停等功能。（3）ispLSI1032E：是逻辑控制芯片，负责单片机和模型机总线切换。（4）IDT71V016：是64K×16位存储器，是模型机的程序

2、存储器，存储用户程序。（5）六位8段数码管：用于显示模型机内部寄存器、总线的值，在设计时可将需要观察的内部寄存器、总线值送A，再通过OUT指令送到数码管显示。三只GAL16V8是六位数码管16进制译码器。（6）L7～L0是8个发光二极管，用于显示模型机内部状态，例如：进位标志、零标志、中断申请标志等。（7）K0（7…0）～K4（7…0）是40个开关，用于输入外部信号，例如，在做单步实验时，这些开关可用来输入地址总线值、数据总线值、控制信号等。二十六位机构成及操作步骤（1）把十六位机扩展实验板插入实验箱主板上的插座（3个），然后把通信选择开关“KT”拨向“CPT16”一侧，即可

3、构成十六位计算机组成原理的实验系统。（2）连接三线：接串口线到COM1。接下载线到JTAG，接实验箱电源线。（3）用Altera公司的EP1C6芯片构建十六位模型机：在QuartusⅡ6.0EDA集成开发环境中，用VHDL语言编程（设计16位机模型机），然后编译->引脚锁定->再编译->生成*.sof->下载到EP1C6芯片中。实现16位机的功能。（4）在CPTH主界面上，按“打开FPGA扩展窗口”按钮，打开FPGA窗口。单击“连接CPT16”，连机后其余按键字体变黑色可用。（5）验证设计的正确性K0～K440个开关用于输入，LED段数码管用于输出。三EP1C6的管脚连接表介

4、绍（管脚锁定）K0.0118K3.085D043A862OUT0225LDE0K0.1117K3.184D146A964OUT1224K0.2116K3.283D245A1063OUT2223K0.3115K3.382D348A1165OUT3222K0.4114K3.481D447A1253OUT4221LDE1K0.5113K3.580D549A1350OUT5220K0.6108K3.679D659A1455OUT6219K0.7107K3.778D756A1554OUT7218K1.0106K4.077D861CS44OUT8217LED2K1.1105K4.176D

5、960WR57OUT9226K1.2104K4.275D1058RD8OUT10227K1.3103K4.374D1117BH11OUT11228K1.4102K4.473D1216BL12OUT12233LED3K1.5101K4.568D1315OUT13234K1.6100K4.667D1414RST21OUT14235K1.799K4.766D1513CK20OUT15236K2.098L0216A042I-REQ19OUT16237LED4K2.197L1215A141P1018OUT17238K2.296L2214A238OUT18239K2.395L3213A3

6、39OUT19240K2.494L4208A4204OUT201LED5K2.593L5207A55OUT212K2.687L6206A66OUT223K2.786L7205A77OUT234四VHDL语言编程五实验任务——十六位寄存器设计1.实验目的：了解十六位模型机中寄存器的工作原理和实现方法；学习用VHDL语言描述硬件逻辑。学习使用EDA集成开发环境QuartusⅡ6.0。2.实验内容：用CPT16的扩展实验板上的开关K1、K0做为输入、八段数码管LED3..LED0做为输出显示，用VHDL语言编写REG程序，下载到EP1C6中，实现十六位模型机的REG输入输出功能。3

7、.实验说明：在REG.VHD程序设计中，规定D为输入数据，其值由K1、K0两组开关提供；R为16位内部寄存器，用八段管LED3..LED0显示；EN为寄存器选通信号，接在K4的第0个开关上；RST为为复位信号，接在K4的第7个开关上；CLK时钟信号；4.实验步骤：１.检查硬件连线：（在实验箱断电情况下）u检查16位实验板是否插好？u检查开关KT是否拨向CPT16（向上）？u检查串口线COM`1是否连接好？串口线u检查下载线LPT1是否----àJTAG？计算机主机实验箱１６位板下载线