FPGA 开发 - 状态机实验与计数器实验 本文将对 FPGA 开发中的状态机实验和计数器实验进行详细讲解，涵盖实验的设计、实现和仿真等方面。 一、状态机实验 状态机是数字电路设计中的一种重要组件，用于描述系统的状态变化。状态机实验的目标是学习状态机的 VHDL 语言描述方式，以及状态机的单线程和多线程描述方法。 实验步骤： 1. 建立工程：新建一个 lab7 工程，用于实验状态机的设计和实现。 2. 定义输入输出口：定义输入输出口，包括复位有效信号 RESET、高电平信号等。 3. 编写 VHDL 代码：编写 VHDL 代码，定义状态机的状态和转换关系。例如，定义枚举类型 CNTRL_STATE，用于描述状态机的状态。 状态机的 VHDL 语言描述方式： 在 VHDL 语言中，状态机可以使用 Process 语句描述。Process 语句可以用来描述状态机的状态转换关系。例如： ```vhdl Process (CLK, RESET) Begin If RESET = '1' Then CURR_STATE <= S0_INIT; ELSIF CLK'Event AND CLK = '1' Then CASE CURR_STATE IS When S0_INIT => CURR_STATE <= S1_FETCH; When S1_FETCH => CURR_STATE <= S2_ALU; ... End CASE; End IF; End Process; ``` 4. 验证功能的正确性：新建 Test Bench，用于验证状态机的正确性。Test Bench 中可以对状态机进行仿真，查看状态机的状态转换关系。 二、计数器实验 计数器实验的目标是将之前实现的计数器子模块合并起来，完成计数器的顶层模块 SIMPLE_CALC。 实验步骤： 1. 新建工程：新建一个 lab8 工程，用于实验计数器的设计和实现。 2. 导入源文件：通过 Project->Add Copy of Sourse 导入 lab3、lab5、lab6、lab7 中完成的内容。 3. 修改 MEM 模块：修改 MEM 模块，用于存储计数器的值。 4. 编写顶层模块：编写 VHDL 代码，定义顶层模块 SIMPLE_CALC。 5. 仿真：新建 Test Bench，用于验证计数器的正确性。 计数器的 VHDL 语言描述方式： 在 VHDL 语言中，计数器可以使用计数器子模块来实现。例如： ```vhdl Entity SIMPLE_CALC IS Port (CLK, RESET : IN STD_LOGIC; COUNT : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 downto 0)); End Entity; Architecture Behavioral OF SIMPLE_CALC IS Signal COUNT_REG : STD_LOGIC_VECTOR(3 downto 0); Begin Process (CLK, RESET) Begin If RESET = '1' Then COUNT_REG <= (Others => '0'); ELSIF CLK'Event AND CLK = '1' Then COUNT_REG <= COUNT_REG + 1; End IF; End Process; COUNT <= COUNT_REG; End Behavioral; ``` 资源利用情况： 在 FPGA 开发中，资源利用情况是非常重要的。通过对状态机和计数器的实验，可以了解 FPGA 的资源利用情况，包括最高工作频率、资源占用率等。 在实验中，我们可以使用 Vivado 等开发工具来进行资源分析，了解 FPGA 的资源利用情况。 状态机实验和计数器实验是 FPGA 开发中的重要组件，可以帮助我们学习状态机的 VHDL 语言描述方式，以及状态机的单线程和多线程描述方法。此外，还可以了解 FPGA 的资源利用情况，提高 FPGA 开发的效率和质量。

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FIR滤波器在数字信号处理（DSP）领域扮演着至关重要的角色，特别是在FPGA（Field-Programmable Gate Array）实现中。FPGA因其可编程性和灵活性，常被用于高性能、实时的信号处理任务，比如FIR滤波。FIR滤波器是一种全零点系统，意味着它没有极点，因此系统始终稳定。其特性之一是线性相位，这意味着在指定频率范围内，信号相位不会失真，这对于保持信号质量非常重要。 在无线通信中，FIR滤波器经常用于Downsample/Upconversion（DDC/DUC）模块，以防止频率混叠。例如，半带滤波器通常由FIR实现，用于抽取或插入操作。FIR滤波器的处理过程可以用数学公式表示，即输入信号x(n)乘以滤波系数h(n)，然后通过累加器求和，形成输出信号y(n)。滤波器的阶数N由滤波器的抽头数决定，N-1即为滤波器阶数。 在FPGA中实现FIR滤波器，一般采用直接型结构，也称为横向结构，由延迟单元、乘法器和累加器组成。这种结构直观且易于理解，但可能需要较多的硬件资源。 设计FIR滤波器时，通常使用像MATLAB这样的软件工具，如FDATool。在FDATool中，我们可以设定滤波器的类型（如低通、高通、带通或带阻），设计方法（如窗函数、等波纹或最小二乘法），滤波器阶数以及频率响应参数。对于实际应用，等波纹设计法因其在通带和阻带的波纹控制上有优势而常见。 滤波器阶数的设置会影响性能和资源消耗。指定阶数允许工程师精确控制资源，而最小阶数则让工具自动确定满足性能要求的最小阶数。频率响应参数包括采样频率、通带频率和阻带频率，它们共同决定了滤波器的频率特性。 完成设计后，FDATool会生成滤波系数，这些系数可以导出并用于FPGA的硬件实现。例如，使用Xilinx的System Generator工具，可以创建一个验证模型，连接MATLAB Simulink和FPGA模块，以测试和仿真FIR滤波器的功能。 在FPGA中，FIR滤波器的结构可以根据数据速率需求分为串行、半并行和全并行。全并行结构在处理高速数据时更常见，但需要更多的硬件资源。直接型全并行FIR滤波器如前所述，是数据并行处理的一种方式。 总之，FIR滤波器在FPGA中的实现涉及多个设计步骤，包括滤波器类型的选择、参数配置、系数生成以及硬件结构的设计。FPGA的灵活性使得它可以适应各种FIR滤波器设计需求，同时，高效的FIR滤波器设计对于确保数字信号处理系统的性能和效率至关重要。

时序图绘制 Timingdesigner_92版本，内部附有破解文件。

FPGA期末复习测试题

是一个用Verilog语言写的交通灯控制系统，有详细的讲解。而且是用Quartus Ⅱ开发的，很是清楚明了啊。

FPGA 开发板 米联客 MA703FA-100T FPGA 开发板硬件资料 原理图，PCB，芯片手册 01_硬件手册 02_原理图 03_底板设计图纸(SCH/PCB/源文件) 04_核心板尺寸 05_FEP子卡接口尺寸 06_芯片手册

内容概述：杭电计算机组成原理实验十一，基于FPGA的芯片设计，RISC-V模型机设计（R型、I型、U型基本运算指令、访存指令、转移指令，共37条），连接运算器、存储器、寄存器堆、控制器，包含源代码、仿真代码、管脚配置 开发环境：vivado2018，vivado2022也兼容vivado2018 适合人群：有数字电路基础，正在学习计算机组成原理课程的大学学生，有一定的vivado软件的使用经验

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编译好的黑金AX7020 PYNQ3.0.1镜像，功能已验证。 芯片ZYNQ7020，具体型号xc7z070clg400-2 受网盘单文件大小限制，使用分卷压缩的方式上传 注意！请自行下载所有的分卷后再解压