EDA实验报告实验三、序列检测器的设计

实验三、序列检测器的设计一、预习内容1、预习序列发生器和检测器的基本工作原理；2、画出实验原理草图；3、写出实验的基本步骤和源程序。二、实验目的1、掌握序列检测器的工作原理；2、学会用状态机进行数字系统设计。三、实验器材PC机一台、EDA教学实验系统一台、下载电缆一根（已接好）、导线若干四、实验要求检测连续4个‘1’的状态机，画出状态转移图，并写出VHD代码；（必做部分）了解试验箱，完成数据分配器的硬件实验。（实验一的硬件操作，首次使用请谨慎使用试验箱！）检测“10001110”序列，当检测到该序列后输出为‘1’。（此部分选作）五、实验原理和实验内容序列发生器原理（此部分选作）在数字信号的传输和数字系统的测试中，有时需要用到一组特定的串行数字信号，产生序列信号的电路称为序列信号发生器。本实验要求产生一串序列“10001110”。该电路可由计数器与数据选择器构成，其结构图如图6－1所示，其中的锁存输出的功能是为了消除序列产生时可能出现的毛刺现象：ClockClock计数器序列产生（数据选择器）锁存输出图6－1序列发生器结构图2、序列检测器的基本工作过程：序列检测器用于检测一组或多组由二进制码组成的脉冲序列信号，在数字通信中有着广泛的应用。当序列检测器连续收到一组串行二进制码后，如果这组码与检测器中预先设置的码相同，则输出1，否则输出0。由于这种检测的关键在于正确码的收到必须是连续的，这就要求检测器必须记住前一次的正确码及正确序列，直到在连续的检测中所收到的每一位码都与预置的对应码相同。在检测过程中，任何一位不相等都将回到初始状态重新开始检测。状态图如图6－2所示：图6－2序列检测器状态图3、状态机的基本设计思想：在状态连续变化的数字系统设计中，采用状态机的设计思想有利于提高设计效率，增加程序的可读性，减少错误的发生几率。同时，状态机的设计方法也是数字系统中一种最常用的设计方法。一般来说，标准状态机可以分为摩尔（Moore）机和米立（Mealy）机两种。在摩尔机中，其输出仅仅是当前状态值的函数，并且仅在时钟上升沿到来时才发生变化。米立机的输出则是当前状态值、当前输出值和当前输入值的函数。本实验要从一串二进制码中检测出一个已预置的8位二进制码10001110，每增加一位二进制码相当于增加一个状态，再加上一个初始态，用9个状态可以实现。其状态机如图6－3所示。图6－38位二进制码10001110的检测状态机注意：此图作为参考，检测不同的二进制码其过程不同！4、实验内容：1.序列发生器和检测器的代码：libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;entitystring_detectorisport(d,clk,rst:inbit;q:outbit);endstring_detector;architecturemy_archofstring_detectoristypestateis(zero,one,two,three);signalpr_state,nx_state:state;beginprocess(rst,clk)beginif(rst='1')thenpr_state<=zero;elsif(clk'eventandclk='1')thenpr_state<=nx_state;endif;endprocess;process(d,pr_state)variablea:integer;begincasepr_stateiswhenzero=>q<='0';if(d='1')thennx_state<=one;elsenx_state<=zero;endif;whenone=>q<='0';if(d='1')thennx_state<=two;elsenx_state<=one;a:=a+1;if(a=5)thena:=0;nx_state<=zero;endif;endif;whentwo=>q<='0';if(d='1')thennx_state<=three;elsenx_state<=two;a:=a+1;if(a=5)thena:=0;nx_state<=zero;endif;endif;whenthree=>q<='1';if(d='0')thennx_state<=zero;elsenx_state<=three;endif;endcase;endprocess;endmy_arch;2..编译后进行仿真图形；3.结果分析在第一段出现“111”后q=1;第二段出现”1111”,q=”11”;正确；后面出现“11实验中