Vivado入门与组合逻辑电路设计——实验三至五总结

"Vivado 2015.3入门预习报告，介绍Vivado设计套件，Basys3开发板，以及涉及的逻辑电路设计，包括与门、或门、代码转换和数码管转换。" 在Vivado 2015.3实验中，学生郑卓民通过一系列实验学习了FPGA设计的基础知识。Vivado是一个全面的集成设计环境，特别针对Xilinx FPGA，它结合了设计、仿真、IP集成、调试等多种功能，支持从系统级别到IC级别的设计流程。这个设计套件基于共享的可扩展数据模型和通用调试环境，简化了复杂的硬件设计。 实验三主要涉及的是Vivado的基本使用，包括实现与门和或门逻辑。与门和或门是数字逻辑中最基础的门电路，它们分别实现了逻辑乘（AND）和逻辑加（OR）操作。在Basys3开发板上，这些逻辑门可以通过FPGA的可编程逻辑单元（LUTs）来配置和实现。LUTs，即查找表，允许用户定义输入信号与输出信号之间的任意逻辑关系，是FPGA中实现逻辑功能的关键组件。 实验四进一步介绍了如何利用Vivado的IP核（ Intellectual Property cores）来设计组合逻辑电路。IP核是预先验证过的、可重复使用的硬件模块，可以快速实现特定功能。实验中，除了再次实现与门，还增加了输出为三位的二进制数的与门以及或门设计。此外，设计了8421代码转换电路，用于将十进制数转换为二进制编码，以及数码管转换电路，用于驱动七段数码管显示。 实验五则侧重于组合逻辑电路的分析和设计，学生被要求设计一个四位8421码到四位循环码的转换电路。循环码是一种特殊的编码方式，具有一定的纠错能力。此外，实验还包括对组合电路的分析，这是理解数字系统工作原理的重要步骤。Proteus软件被用来模拟和验证数码管转换组合逻辑电路，它是一款流行的电子电路模拟软件，可以帮助设计师在实际硬件制作前进行设计验证。 通过这三个实验，学生不仅掌握了Vivado的基本操作，还深入了解了FPGA设计流程，包括逻辑门的实现、IP核的使用以及组合逻辑电路的设计与分析。此外，还接触到了关键硬件组件如RAM（随机存取存储器）和PLL（锁相环），它们在FPGA设计中扮演着时序管理和数据存储的角色。这些知识对于进一步学习数字系统设计和嵌入式系统开发至关重要。