EDA技术项目教程-基于VHDL与FPGA 课件 项目1 数据比较器的设计与实现

EDA项目教程

——基于VHDL与FPGA主编：于润伟本章要点

可编程逻辑器件QuartusⅡ软件的图形输入方式QuartusⅡ软件LPM宏单元库项目2数据运算器的设计与实现2.1可编程逻辑器件20世纪70年代中期，出现了可编程逻辑阵列（ProgrammableLogicArray，PLA）器件20世纪70年代末期，出现了可编程阵列逻辑（ProgrammableArrayLogic，PAL）器件20世纪80年代初期，Lattice公司最先发明了通用阵列逻辑（GenericArrayLogic，GAL）20世纪80年代中期，Altera公司（已被Intel收购）推出了可擦除可编程逻辑器件（ErasablePLD，EPLD）现场可编程门阵列（FPGA）是Xilinx公司（已被AMD收购）在1985年首家推出的20世纪80年代末期，复杂可编程逻辑器件（CPLD）由Lattice公司提出20世纪末期，出现了片上可编程系统SOPC器件1．早期PLD的编程工艺

早期PLD主要包括可编程逻辑阵列（PLA）、可编程阵列逻辑（PAL）和通用阵列逻辑（GAL）。采用熔丝编程工艺，其原理是在器件可以编程的互连节点上设置有相应的熔丝。在编程时，对需要去除连接的节点上通以编程电流烧掉熔丝，而需要保持连接的节点则不通电保留熔丝，编程结束后器件内熔丝的分布情况就决定了器件逻辑功能。

早期的PLD只允许编程一次，不利于设计调试与修改。但是，其抗干扰能力强、工作速度快，集成度与可靠性都很高，并且价格相对低廉。2.1.2编程工艺（1）EPROM：采用浮栅编程技术，在断电时存储的数据不会丢失，保存10年，其电荷损失不大于10％。擦除EPROM时，需要将器件放在紫外线或X射线下照射10~20分钟。其缺点是擦除时间较长，且需要专门的器件。（2）EEPROM：采用隧道浮栅编程技术，其编程和擦除都是通过在MOS管的漏极和控制栅上，加一定幅度和极性的电脉冲实现，不需要紫外线照射。EEPROM的擦除和写入都是逐点进行的，对每一个点先擦后写，需要花费一定的时间。与EPROM相比，具有擦除方便、速度快的优点，因而受到用户的欢迎。（3）FlashROM：采用没有隧道的浮栅编程技术，栅极靠衬底较近，是E2PROM编程器件的改进型。擦写过程与EEPROM基本一致，但擦除不是逐点进行，而是一次全部擦除，然后再逐点改写，所以其速度比E2PROM编程器件还要快。2．CPLD的编程工艺（1）反熔丝（Antifuse）

反熔丝技术是通过击穿介质达到连通线路的目的。（2）静态存储器（SRAM）

每个连接点用一个静态触发器控制的开关代替熔丝，当触发器被置1时，开关接通；置0时，开关断开。在系统不加电时，编程数据存储在片外的E2PROM器件、FlashROM器件、硬盘或软盘中。在系统上电时，把这些编程数据立即写入到FPGA中，从而实现对FPGA的动态配置；系统掉电时，片内的编程数据将全部丢失。3．FPGA的编程工艺1．逻辑资源量的选择2．芯片速度的选择3．器件功耗的选择2.1.3器件的选用（1）FPGA是“时序丰富”型的，更适合于完成时序逻辑，CPLD是“逻辑丰富”型的，更适合于完成各种算法和组合逻辑，即FPGA更适合于触发器丰富的结构，而CPLD更适合于触发器有限而乘积项丰富的结构。（2）FPGA主要通过改变内部连线的布线来编程，CPLD通过修改具有固定内连电路的逻辑功能来编程。又由于CPLD有专用连线连接宏单元，信号到每个宏单元的延时相同并且延时最短，所以CPLD比FPGA有较大的时间可预测性，可以预测管脚到管脚的最大延迟时间。（3）CPLD主要是基于E2PROM或FlashROM存储器编程，其优点是在系统断电后，编程信息不丢失，且无需外部存储器芯片，使用简单。FPGA大部分是基于SRAM编程，其优点是可进行任意次数的编程，其缺点是编程信息需存放在外部存储器上，每次上电时，需从器件的外部存储器或计算机中将编程数据写入SRAM。4．FPGA与CPLD应用比较2.2.1半加器

只考虑两个加数本身的相加，不考虑来自低位的进位，这样的加法运算称为半加，实现这种运算的逻辑电路称为半加器。半加器可对两个一位二进制数进行加法运算，同时产生进位。1．题目要求

利用QuartusⅡ软件的图形输入方式，

设计一位二进制半加器，完成编译和波形仿真后，下载到实验平台验证电路功能。2．电路设计

设半加器的输入端为A（被加数）和B（加数）；输出端为S（和）和C（进位）。2.2加法器的设计半加器的题目要求列出真值表

（1）在计算机的E盘，建立文件夹作为项目文件夹。（2）启动QuartusⅡ，单击【CreateaNewProject】按钮打开新项目建立向导，也可以单击菜单File→New→NewQuartusIIProject，在新项目建立向导对话框中分别输入项目文件夹、项目名和顶层设计实体名。项目名为HalfAdd、顶层设计实体名也为HalfAdd。（3）由于采用图形输入方式，在添加文件对话框的Filename中输入HalfAdd.bdf，然后单击【Add】按钮，添加该文件。（4）在器件设置对话框中，根据实验箱或开发板上使用的器件决定选择的芯片系列和具体元件，本书选择CycloneⅣE系列的EP4CE10E22C8芯片。（5）单击【Finish】按钮，关闭新项目建立向导。3．建立项目（1）编辑。单击File→New选项，选中BlockDiagram/SchematicFile，单击【OK】按钮，打开图形编辑器窗口。（2）打开图形文件编辑窗口，根据半加器的逻辑表达式，依次输入1个XOR（异或门）、1个AND2（与门）、2个INPUT（输入管脚）和2个OUTPUT（输出管脚），按照逻辑关系将其连接。4．编辑与编译（1）单击File→New选项，选中UniversityProgramVWF选项，单击【OK】按钮，建立波形输入文件。（2）单击Edit→SetEndTime选项，设定仿真时间为1us；单击Edit→GridSize…选项，设定仿真时间周期为40ns。将波形文件以HalfAdd为名称存入文件夹E:\EXAM221文件夹下。（3）双击波形编辑器“Name”下的空白处，打开插入管脚或总线对话框。（4）单击该对话框的【NodeFind…】按钮，打开管脚搜索对话框，选中Pins：all，然后单击【list】按钮。在下方的NodesFinder窗口中会出现设计项目的所有端口管脚名。5．波形仿真（5）选中输入端口节点A、B和输出信号节点S、C后，单击窗口中间的方向按钮，将管脚进入窗口右侧的选择区，单击【OK】按钮；回到插入管脚或总线对话框，再次单击【OK】按钮。（6）调整波形坐标间距后，选中输入管脚A，单击波形编辑按钮

，并在Countevery输入框内输入40，单位选ns；选中输入管脚B，单击波形编辑按钮

，并在Countevery输入框内输入80，单位选ns。（7）单击菜单栏中的Simulation→RunFunctionalSimulation选项或工具栏中的

按钮，启动仿真。仿真结果如图所示（1）单击标题栏中的Assignments→PinPlanner选项，出现管脚规划窗口。（2）在Location输入框中，双击鼠标，再单击出现的弹出式菜单的下拉式箭头，出现的下拉菜单列出所选用芯片的所有可用管脚，可根据所使用的实验箱或开发板的管脚分配情况锁定管脚。将输入信号管脚锁定为按键、输出管脚锁定为发光二极管。（3）单击标题栏中的Processing→StartCompilation选项，再次启动全程编译。编译成功后，就可以将设计的程序下载到可编程逻辑芯片中。6．编程（4）使用电缆将计算机和实验箱连接，接通实验箱电源。单击Tools→Programmer选项，在编程窗口中进行硬件配置，可选择LPT1接口输出的ByteBlasterMV、ByteBlasterⅡ或USB-Blaster编程器等硬件类型，编程方式选中JTAG编程方式。（5）单击【AddFiles】按钮，在弹出的对话框中，再打开output_files文件夹，单击选中HalfAdd.sof文件，再单击【Start】按钮，即可开始对芯片编程。（6）如果建立项目时选定的芯片和实验箱适配板上的芯片不同，下载会失败。这时可单击Project→Add/RemoveFilesinProject…，打开设置对话框，单击右上角的【Device】按钮，重新选择器件，重新编译，重新锁定管脚，再次编译后即可重新下载。输入信号为按键按下输入信号为1，按键指示灯亮；按键抬起输入信号为0，按键指示灯暗。输出信号为1时，信号灯亮；输出信号为0时，信号灯暗。测试结果如表2-2所示。7．电路测试测试结果完全正确的电路，可以生成符号元件，该元件可作为独立的器件供其他设计项目调用。回到图形编辑器窗口，单击File→Create/Update→CreateSymbolFilesforCurrentFile选项，在弹出的对话框中将此符号文件按默认名称（即HalfAdd）保存，扩展名为.bsf。8．生成符号元件不仅考虑两个一位二进制数的相加，而且还考虑来自低位进位的运算电路，称为全加器。全加器有3个输入端、2个输出端。1．题目要求

利用QuartusⅡ软件的图形输入方式，设计一位二进制全加器，完成编译和波形仿真后，下载到实验平台验证电路功能。2．电路设计

设全加器的输入端为A（被加数）、B（加数）、Ci（低位进位）；输出端为S（和）和Co（进位）。2.2.2全加器根据全加器的题目要求列出真值表（1）在计算机的E盘，建立文件夹作为项目文件夹。（2）启动QuartusⅡ，单击【CreateaNewProject】按钮打开新项目建立向导，也可以单击菜单File→New→NewQuartusIIProject，在新项目建立向导对话框中分别输入项目文件夹、项目名和顶层设计实体名。项目名为ComAdd、顶层设计实体名也为ComAdd。（3）由于采用图形输入方式，在添加文件对话框的Filename中输入ComAdd.bdf，然后单击【Add】按钮，添加该文件。（4）在器件设置对话框中，根据实验箱或开发板上使用的器件决定选择的芯片系列和具体元件，本书选择CycloneⅣE系列的EP4CE10E22C8芯片。（5）单击【Finish】按钮，关闭新项目建立向导。3．建立项目4．编辑与编译（1）编辑。单击File→New选项，选中BlockDiagram/SchematicFile，单击【OK】按钮，打开图形编辑器窗口。（2）打开图形文件编辑窗口，依次输入2个XOR（异或门）、3个AND2（与门）、1个OR3（或门）、3个INPUT（输入管脚）和2个OUTPUT（输出管脚），按照逻辑关系将其连接（1）单击File→New选项，选中UniversityProgramVWF选项，单击【OK】按钮，建立波形输入文件。（2）单击Edit→SetEndTime选项，设定仿真时间为1us；单击Edit→GridSize…选项，设定仿真时间周期为40ns。将波形文件以ComAdd为名称存入文件夹E:\EXAM222文件夹下。（3）双击波形编辑器“Name”下的空白处，打开插入管脚或总线对话框。（4）单击该对话框的【NodeFind…】按钮，打开管脚搜索对话框，选中Pins：all，然后单击【list】按钮。在下方的NodesFinder窗口中会出现设计项目的所有端口管脚名。5．波形仿真（5）选中输入端口节点A、B、Ci和输出信号节点S、Co后，单击窗口中间的方向按钮，将管脚进入窗口右侧的选择区，单击【OK】按钮；回到插入管脚或总线对话框，再次单击【OK】按钮。（6）调整波形坐标间距后，选中输入管脚A，单击波形编辑按钮

，并在Countevery输入框内输入80，单位选ns；选中输入管脚B，单击波形编辑按钮

，并在Countevery输入框内输入160，单位选ns；选中输入管脚Ci，单击波形编辑按钮

，并在Countevery输入框内输入320，单位选ns。（7）单击菜单栏中的Simulation→RunFunctionalSimulation选项或工具栏中的

按钮，启动仿真。使用调整焦距工具调整波形坐标间距，仿真结果如图2-6所示1）单击标题栏中的Assignments→PinPlanner选项，出现管脚规划窗口。（2）在Location输入框中，双击鼠标，再单击出现的弹出式菜单的下拉式箭头，出现的下拉菜单列出所选用芯片的所有可用管脚，可根据所使用的实验箱或开发板的管脚分配情况锁定管脚。将输入信号管脚锁定为按键、输出管脚锁定为发光二极管。（3）单击标题栏中的Processing→StartCompilation选项，再次启动全程编译。编译成功后，就可以将设计的程序下载到可编程逻辑芯片中。6．编程（4）使用电缆将计算机和实验箱连接，接通实验箱电源。单击Tools→Programmer选项，在编程窗口中进行硬件配置，可选择USB-Blaster编程器等硬件类型，编程方式选中JTAG编程方式。（5）单击【AddFiles】按钮，在弹出的对话框中，再打开output_files文件夹，单击选中ComAdd.sof文件，再单击【Start】按钮，即可开始对芯片编程。（6）如果建立项目时选定的芯片和实验箱适配板上的芯片不同，下载会失败。这时可单击Project→Add/RemoveFilesinProject…，打开设置对话框，单击右上角的【Device】按钮，重新选择器件，重新编译，重新锁定管脚，再次编译后即可重新下载。输入信号为按键按下输入信号为1，按键指示灯亮；按键抬起输入信号为0，按键指示灯暗。输出信号为1时，信号灯亮；输出信号为0时，信号灯暗。7．电路测试测试结果完全正确的电路，可以生成符号元件，该元件可作为独立的器件供其他设计项目调用。回到图形编辑器窗口，单击File→Create/Update→CreateSymbolFilesforCurrentFile选项，在弹出的对话框中将此符号文件按默认名称（即ComAdd）保存，扩展名为.bsf。8．生成符号元件四位加法器是可以对2个四位二进制数进行加法运算，并考虑来自低位的进位。1．题目要求

利用QuartusⅡ软件的图形输入方式，设计四位加法器，完成编译和波形仿真后，下载到实验平台验证电路功能。2．电路设计

四位加法器可以在半加器和全加器的基础上进行，利用1个半加器和3个全加器分别运算四位二进制数的每个数位。其应具备的管脚为输入端：A[3..0]、B[3..0]；输出端：S[3..0]、Bit（Bit=1代表进位）。2.2.3四位加法器（1）在计算机的E盘，建立文件夹作为项目文件夹。（2）启动QuartusⅡ，单击【CreateaNewProject】按钮打开新项目建立向导，也可以单击菜单File→New→NewQuartusIIProject，在新项目建立向导对话框中分别输入项目文件夹、项目名和顶层设计实体名，项目名为FCAdd、顶层设计实体名也为FCAdd。（3）采用图形输入方式，在添加文件对话框的Filename中输入FCAdd.bdf，然后单击【Add】按钮，添加该文件。3．建立项目（4）由于需要使用先前生成的半加器元件HalfAdd.bsf和全加器元件ComAdd.bsf，可单击添加文件对话框的Filename右侧的按钮，找到HalfAdd.bdf，单击【Add】按钮添加该文件；再找到的ComAdd.bdf，再次单击【Add】按钮，添加该文件。（5）在器件设置对话框中，根据实验箱或开发板上使用的器件决定选择的芯片系列和具体元件，本书选择CycloneⅣE系列的EP4CE10E22C8芯片。（6）单击【Finish】按钮，关闭新项目建立向导。（1）编辑。单击File→New选项，选中BlockDiagram/SchematicFile，单击【OK】按钮，打开图形编辑器窗口。（2）双击图形文件编辑窗口的编辑区，打开元件输入对话框。单击元件输入对话框中Name输入框右侧按钮，在弹出的“打开”对话框选择HalfAdd.bsf文件；再选择ComAdd.bsf文件，并复制成3个，再依次输入2个INPUT（输入管脚）和2个OUTPUT（输出管脚）。4．编辑与编译（3）命名节点线：选中与总线连接的节点线（在线上单击），即可输入节点线名称，但需要注意连接信号输入、输出端的节点线，其名称要与相应管脚的名称对应。例如与管脚A[3..0]相连的4条节点线分别命名为A[0]、A[1]、A[2]、A[3]，不同的节点线名代表总线的数据分配关系。还要注意输入的节点线名称的颜色与节点线的颜色必须相同，不同就是没有选中，需要重新做。（4）更改连线类型：选中连线单击右键，在弹出的下拉菜单中选择BusLine（总线）或NodeLine（节点线）选项。传送两个以上信号时，必须选用总线。（1）单击File→New选项，选中UniversityProgramVWF选项，单击【OK】按钮，建立波形输入文件。（2）单击Edit→SetEndTime选项，设定仿真时间为1us；单击Edit→GridSize…选项，设定仿真时间周期为40ns。将波形文件以HalfAdd为名称存入文件夹当前文件夹下。（3）双击波形编辑器“Name”下的空白处，打开插入管脚或总线对话框。（4）单击该对话框的【NodeFind…】按钮，打开管脚搜索对话框，选中Pins：all，然后单击【list】按钮。在下方的NodesFinder窗口中会出现设计项目的所有端口管脚名。5．波形仿真（5）选中输入端口节点A、B和输出信号节点S、Bit后，单击窗口中间的方向按钮，将管脚进入窗口右侧的选择区，单击【OK】按钮；回到插入管脚或总线对话框，再次单击【OK】按钮。（6）调整波形坐标间距后，选中输入管脚A，单击波形编辑按钮

，并在Countevery输入框内输入80，单位选ns；选中输入管脚B，单击波形编辑按钮

，并在Startvalue输入框内输入“0101”，在Countevery输入框内输入80，单位选ns。（7）单击菜单栏中的Simulation→RunFunctionalSimulation选项或工具栏中的

按钮，启动仿真。使用调整焦距工具调整波形坐标间距，仿真结果如图所示（1）单击Assignments→AssignmentsEditor选项，出现配置编辑器窗口，单击Category输入框右侧的下拉按钮，从中选择Pin选项，根据使用实验箱的具体情况锁定管脚。注意：多位管脚需要按位锁定，例如管脚A需要分别锁定A[3]、A[2]、A[1]、A[0]，不要锁定A。管脚B、S与A的处理相同。（2）再次编译成功后，就可以将锁定的管脚信息加入到设计文件中。（3）使用电缆将计算机和实验箱连接，接通实验箱电源。单击Tools→Programmer选项，编程方式选中JTAG编程方式。（4）在编程窗口中，单击选中FCAdd.sof文件，再单击【Start】按钮，即可开始对芯片编程。6．编程输入信号A（例如1001）和B（例如0101），输出信号S应该为1110、输出信号Bit应该为0（表示没有进位）；改变A和B，再观察输出信号S和Bit。7．电路测试LPM（LibraryParameterizedModules）即参数化的宏功能模块库。应用这些功能模块库可以大大提高IC设计的效率。调用LPM库函数非常方便，既可以在图形输入法中直接调用，也可以在HDL源文件中调用。2.3.1乘法器的设计1．题目要求

利用QuartusⅡ软件的图形输入方式，设计一个能实现3位二进制数和4位二进制数乘法运算的电路，完成编译和波形仿真后，下载到实验平台验证电路功能。2．电路设计

使用LPM库函数实现。2.3LPM宏单元库（1）在计算机的E盘，建立文件夹作为项目文件夹。（2）启动QuartusⅡ，单击【CreateaNewProject】按钮打开新项目建立向导，也可以单击菜单File→New→NewQuartusIIProject，在新项目建立向导对话框中分别输入项目文件夹、项目名和顶层设计实体名。项目名为EXMULT、顶层设计实体名也为EXMULT。（3）由于采用图形输入方式，在添加文件对话框的Filename中输入EXMULT.bdf，然后单击【Add】按钮，添加该文件。（4）在器件设置对话框中，根据实验箱或开发板上使用的器件决定选择的芯片系列和具体元件，本书选择CycloneⅣE系列的EP4CE10E22C8芯片。（5）单击【Finish】按钮，关闭新项目建立向导。3．建立项目（1）双击图形编辑窗口右侧的Library→BasicFunctions→Arithmetic→LPM_MULT，打开保存IP变量对话框，如图所示。4．生成乘法运算模块（2）单击【OK】按钮。在弹出的MegaWizardPlug_1对话框中按照题意，被乘数是3位、乘数是4位，乘积是7位。如图所示。（3）单击【Next】按钮。弹出MegaWizardPlug_2对话框，从上到下依次为乘数是否设置为常数（以及常数值）、乘运算的类型（无符号或有符号）、乘运算的实现方式（缺省、部分器件自带的乘法电路、逻辑单元）。（4）单击【Next】按钮。弹出MegaWizardPlug_3对话框，上一条为是否使用流水线功能，如使用可以需要设置时钟、复位端和使能端；下一条为优化方式，可选（缺省、面积和速度）。（5）单击【Next】按钮。弹出MegaWizardPlug_4对话框，确定仿真模式。（6）单击【Next】按钮。弹出MegaWizardPlug_5对话框，确定生成文件的类型。（7）单击【Finish】按钮。弹出QuartusⅡIPFiles对话框。5．编辑与编译（1）编辑。单击File→New选项，选中BlockDiagram/SchematicFile，单击【OK】按钮，打开图形编辑器窗口。（2）双击图形文件编辑窗口的编辑区，打开元件输入对话框。单击元件输入对话框中Name输入框右侧按钮，在弹出的“打开”对话框选择MULT.bsf文件，再依次输入2个INPUT（输入管脚）和1个OUTPUT（输出管脚）。（1）单击File→New选项，选中UniversityProgramVWF选项，单击【OK】按钮，建立波形输入文件。（2）单击Edit→SetEndTime选项，设定仿真时间为2us；单击Edit→GridSize…选项，设定仿真时间周期为100ns。将波形文件以EXMULT为名称存入文件夹当前文件夹下。（3）双击波形编辑器“Name”下的空白处，打开插入管脚或总线对话框。（4）单击该对话框的【NodeFind…】按钮，打开管脚搜索对话框，选中Pins：all，然后单击【list】按钮。在下方的NodesFinder窗口中会出现设计项目的所有端口管脚名。（5）选中输入端口节点A、B和输出信号节点S后，单击窗口中间的方向按钮，将管脚进入窗口右侧的选择区，单击【OK】按钮；回到插入管脚或总线对话框，再次单击【OK】按钮。6．波形仿真（6）调整波形坐标间距后，选中输入管脚A，在管脚名右侧的B000（取值）上双击，打开管脚参数对话框，将其设置为UnsignedDecimal（无符号十进制）（7）单击【OK】按钮。选中输入管脚A，单击波形编辑按钮

，并在Countevery输入框内输入100，单位选ns；选中输入管脚B，单击波形编辑按钮

，并在Countevery输入框内输入200，单位选ns；选中输出管脚S，在管脚名右侧的B0000000（取值）上双击，打开管脚参数对话框，将其设置为UnsignedDecimal（无符号十进制）。

（8）单击菜单栏中的Simulation→RunFunctionalSimulation选项或工具栏中的

按钮，启动仿真。使用调整焦距工具调整波形坐标间距。（1）单击标题栏中的Assignments→PinPlanner选项，出现管脚规划窗口。（2）在Location输入框中，双击鼠标，再单击出现的弹出式菜单的下拉式箭头，出现的下拉菜单列出所选用芯片的所有可用管脚，可根据所使用的实验箱或开发板的管脚分配情况锁定管脚。将输入信号管脚锁定为按键、输出管脚锁定为发光二极管。（3）单击标题栏中的Processing→StartCompilation选项，再次启动全程编译。编译成功后，就可以将设计的程序下载到可编程逻辑芯片中。7．编程（4）使用电缆将计算机和实验箱连接，接通实验箱电源。单击Tools→Programmer选项，在编程窗口中进行硬件配置，可选择LPT1接口输出的ByteBlasterMV、ByteBlasterⅡ或USB-Blaster编程器等硬件类型，编程方式选中JTAG编程方式。（5）单击【AddFiles】按钮，在弹出的对话框中，再打开output_files文件夹，单击选中EXMULT.sof文件，再单击【Start】按钮，即可开始对芯片编程。（6）如果建立项目时选定的芯片和实验箱适配板上的芯片不同，下载会失败。这时可单击Project→Add/RemoveFilesinProject…，打开设置对话框，单击右上角的【Device】按钮，重新选择器件，重新编译，重新锁定管脚，再次编译后即可重新下载。按照二进制乘法运算规则验证电路。例如输入信号A为“101”（十进制数字5）、输入信号B为“1011”（十进制数字11），输出信号应该为“0110111”（十进制数字55）。测试时注意二进制数字的高、低位的排列顺序。8．电路测试1．题目要求

利用QuartusⅡ软件的图形输入方式，设计一个能实现4位二进制数和十进制常数（数值=3）的除法运算的电路，完成编译和波形仿真后，下载到实验平台验证电路功能。2．电路设计

使用LPM库函数实现。3．建立项目（1）在计算机的E盘，建立文件夹作为项目文件夹。2.3.2除法器的设计（2）启动QuartusⅡ，单击【CreateaNewProject】按钮打开新项目建立向导，也可以单击菜单File→New→NewQuartusIIProject，在新项目建立向导对话框中分别输入项目文件夹、项目名和顶层设计实体名。项目名为EXMULT、顶层设计实体名也为EXDID。（3）由于采用图形输入方式，在添加文件对话框的Filename中输入EXDID.bdf，然后单击【Add】按钮，添加该文件。（4）在器件设置对话框中，根据实验箱或开发板上使用的器件决定选择的芯片系列和具体元件，本书选择CycloneⅣE系列的EP4CE10E22C8芯片。（5）单击【Finish】按钮，关闭新项目建立向导。（1）双击图形编辑窗口右侧的Library→BasicFunctions→Arithmetic→LPM_DIVIDE，打开保存IP变量对话框。4．生成除法运算模块（2）单击【OK】按钮。在弹出的MegaWizardPlug_1对话框中按照题意，被除数是4位、除数是2位，商是4位、余数是2位。（3）单击【Next】按钮。弹出MegaWizardPlug_2对话框，上一条为是否使用流水线功能，如使用可以需要设置时钟、复位端和使能端；左下一条为优化方式，可选（缺省、面积和速度）、右下一条为是否总是返回正的余数。（4）单击【Next】按钮。弹出MegaWizardPlug_3对话框，确定仿真模式。（5）单击【Next】按钮。弹出MegaWizardPlug_4对话框，确定生成文件的类型，单击单选按钮DIV.bsf。（6）单击【Finish】按钮。弹出QuartusⅡIPFiles对话框。5．生成常数模块（1）双击图形编辑窗口右侧的Library→BasicFunctions→Miscellaneous→LPM_CONSTANT，打开保存IP变量对话框.（2）单击【OK】按钮。在弹出的MegaWizardPlug_1对话框中按照题意，除数是十进制数字3，数据宽带2bits。（1）编辑。单击File→New选项，选中BlockDiagram/SchematicFile，单击【OK】按钮，打开图形编辑器窗口。（2）双击图形文件编辑窗口的编辑区，打开元件输入对话框。单击元件输入对话框中Name输入框右侧按钮，在弹出的“打开”对话框选择DIV.bsf；同样添加CON3.bsf文件；再依次输入1个INPUT（输入管脚）和2个OUTPUT（输出管脚）。6．编辑与编译（1）单击File→New选项，选中UniversityProgramVWF选项，单击【OK】按钮，建立波形输入文件。（2）单击Edit→SetEndTime选项，设定仿真时间为2us；单击Edit→GridSize…选项，设定仿真时间周期为100ns。将波形文件以EXDID为名称存入文件夹E:\EXAM232文件夹下。（3）双击波形编辑