正弦函数EDA设计报告

1、一、设计目的 1. 掌握quartusii等eda工具软件的基本使用；2. 熟悉verilog硬件描述语言编程及其调试方法； 3. 学习“自顶向下”的设计思路； 4.提高fpga开发能力，进而工程设计能力。2、 设计任务及要求 用verilog hdl设计如下系统： 1、系统可以根据输入的角度（或弧度）x，显示相应的sin(x)数值，保证角度精度0.1度。 2、编辑测试激励文件，进行相关测试，注意测试的完备性。 3、根据de2板资源，设计下载测试方案，并且完成硬件下载测试。 三、设计步骤1. 顶层模块 顶层模块包括rom表查找模块、led显示模块的调用以及其他的一些简单处理。 rom查找表中只

2、有第一象限角度的正弦值，而其他三个象限的函数值还要通过一些简单的转化和计算。根据自变量的值，进行rom表的查找，取出函数值之后，通过简单处理后调用led显示模块，把函数值显示在de2板的数码管上。2. rom查找表模块 rom表是先使用matlab工具生成关于正弦函数的mif文件，然后在quartus中调用mif文件生成一个rom查找表，用于函数调用。 3. led显示模块 led显示模块使用了de2板上的hex0hex5这6个数码管，hex5用于显示函数值的正负号，负值有“-”显示，正值直接不显示。hex4显示一个整数位，hex0hex3显示四个小数位。4. 引脚配置及下载调试 引脚配置表如

3、下： 表3-1 引脚分配toto_de2locationclkclock_50pin_n2rst_nkey2pin_p23a8:0sw12sw4pin_p2pin_af14b3:0sw3sw0pin_ae14pin_n25hex0hex0.hex1hex1.hex2hex2.hex3hex3.hex4hex4.hex5hex5. 我们使用的开发板是de2板，用usb下载调试。 四、设计过程1.顶层模块module sinx(clk,rst_n,a,b,hex0,hex1,hex2,hex3,hex4,hex5);input clk,rst_n;input 8:0 a; input 3:0 b;

4、output 6:0 hex0,hex1,hex2,hex3,hex4,hex5;reg 3:0 data0,data1,data2,data3,data4,data5;wire 13:0 q;reg 9:0 addr;reg 12:0 c;reg 13:0 qr;always (posedge clk or negedge rst_n) begin if (!rst_n) begin c =13d0; addr =10d0; end else begin c = a*4d10+b; if (2700 c =3600) begin addr = 3600-c; data0 =4ha; end

5、else if(1800 c =2700) beginaddr = c-1800;data0 =4ha;endelse if (900 c =1800) begin addr =1800-c;data0 =4hb;end else begin addr =c; data0 =4hb;end end endsin_romsin_rom_inst (.address ( addr ),.clock ( clk ),.q ( q );reg 2:0 num;always (posedge clk or negedge rst_n)begin if (!rst_n) begin num =3d0; q

6、r =14d0; end else begin qr = q; num = num+1b1;case(num) 3d1 : data1 =qr%4d10;3d2 : data2 =(qr/4d10)%4d10;3d3 : data3 =(qr/8d100)%4d10;3d4 : data4 =(qr/10d1000)%4d10;3d5 : data5 =(qr/10d10000);default : ;endcaseif(num =3d6) num =3d0;endendled led0(rst_n,data0,hex5); /符号位led led1(rst_n,data1,hex0); /最

7、低位led led2(rst_n,data2,hex1);led led3(rst_n,data3,hex2);led led4(rst_n,data4,hex3);led led5(rst_n,data5,hex4);endmodule 说明：1）clk：时钟；2）rst_n: 复位信号；3）a: 函数自变量的整数部分，对应de2板的sw4sw12。4）b: 函数自变量的小数部分，对应de2板的sw0sw3。5）hex0hex5：显示对应的函数值，对应de2板的led0led5。 2. rom查找表模块使用matlab工具生成正弦函数的mif文件。在0pi上取1800个点，数据宽度为14，文

8、件深度为1024。width=14; %数据宽度为14位; depth=1024; fidc=fopen(e:sin_matlab.mif,wt); %以wt的形式打开,n为换行 % 写入 sin_matlab.mif % fprintf(fidc,width=%d;n,width); fprintf(fidc,depth=%d;n,depth); fprintf(fidc,address_radix=uns;n); fprintf(fidc,data_radix = uns;n); fprintf(fidc,content beginn); for(x=1:901) fprintf(fidc

9、,%d:%d;n,x-1, round(10000*sin(pi*(x-1)/1800) ) ;end for(x=901:1023)fprintf(fidc,%d:%d;n,x, 0 ) ; endfprintf(fidc,end;); fclose(fidc); 说明： 为了便于导入quartus软件中进行分析、计算和显示，我们将函数值扩大10000倍。3. led显示模块 module led( rst_n,data_in,sm_db);input rst_n;input3:0 data_in;output6:0 sm_db;reg6:0 sm_db;always (data_in or

10、 rst_n) begin if(!rst_n) sm_db = 7b1000000; else begincase (data_in)4h0: sm_db = 7b1000000;4h1: sm_db = 7b1111001;4h2: sm_db = 7b0100100;4h3: sm_db = 7b0110000;4h4: sm_db = 7b0011001;4h5: sm_db = 7b0010010;4h6: sm_db = 7b0000010;4h7: sm_db = 7b1111000;4h8: sm_db = 7b0000000;4h9: sm_db = 7b0011000;4h

11、a: sm_db = 7b0111111; /显示负号4hb: sm_db = 7b1111111; /正号，不显示任何值default: ;endcaseend endendmodule说明：1）data_in：输入的要显示的数值或字符；2）sm_db：将要在对应的数码管上显示数值或字符的段码；3）rst_n：复位信号。4. 系统仿真我们选取15.0的角度值进行仿真验证，即a9:0=10b0000001111,b3:0=4b0000，得到函数值0.2588的结果，仿真结果如图4.1和图4.2。图4.1 输入的角度值为15.0图4.2 得到的函数值0.2588五、硬件下载及调试把程序下载到fpga上进行程序硬件调试。六、总结体会 设计中，mif文件给我们提供了很大的便利，通过matlab工具，直接生成mif文件，然后在quartus中生成rom