数字电路实验（二）——三态门与多路复用器

1、实验步骤：
A三态门：
1个vhd文件，用来定义顶层实体
1个vwf文件，用来进行波形仿真，将验证的波形输入
1、新建，编写源代码。
(1).选择保存项和芯片类型：【File】-【new project wizard】-【next】（设置文件路径+设置project name为【C:\Users\lenovo\Desktop\笔记\大二上\数字电路\实验课\实验二\三态门】）-【next】（设置文件名【goodluck】）-【next】（设置芯片类型为【cyclone-EP1CT144C8】）-【finish】
(2).新建：【file】-【new】（【design file-VHDL file】）-【OK】
2、写好源代码，保存文件（goodluck.vhd）。
3、编译与调试。确定源代码文件为当前工程文件，点击【processing】-【start compilation】进行文件编译。编译结果有一个警告，文件编译成功。
4、波形仿真及验证。新建一个vector waveform file。按照程序所述插入a,en,y三个节点（a、en为输入节点，y为输出节点）。(操作为：右击 -【insert】-【insert node or bus】-【node finder】（pins=all；【list】）-【>>】-【ok】-【ok】)。任意设置a,en的输入波形…点击保存按钮保存。（操作为：点击name（如：en））-右击-【value】-【count】（如设置binary；start value=0；end value=1；count every=10ns），同理设置name a（如0,1,5），保存）。然后【start simulation】，出name y的输出图。
5、功能仿真，即没有延迟的仿真，仅用来检测思路是否正确。

B 2-1多路复用器：

2个vhd文件，两个实体，一个定义顶层实体，一个定义三台门实体
1个vwf文件，用来进行波形仿真，将验证的波形输入
1、新建，编写源代码。
(1).选择保存项和芯片类型：【File】-【new project wizard】-【next】（设置文件路径+设置project name为【C:\Users\lenovo\Desktop\笔记\大二上\数字电路\实验课\实验二\2-1多路复用器】）-【next】（设置文件名【gg】）-【next】（设置芯片类型为【cyclone-EP1CT144C8】）-【finish】
(2).新建：【file】-【new】（【design file-VHDL file】）-【OK】
2、写好源代码，保存文件（gg.vhd）。
3、编译与调试。确定源代码文件为当前工程文件，点击【processing】-【start compilation】进行文件编译。编译结果有一个警告，文件编译成功。
4、波形仿真及验证。新建一个vector waveform file。按照程序所述插入a0,b0,s,y四个节点（a、en为输入节点，y为输出节点）。(操作为：右击 -【insert】-【insert node or bus】-【node finder】（pins=all；【list】）-【>>】-【ok】-【ok】)。任意设置a,en的输入波形…点击保存按钮保存。（操作为：点击name（如：s））-右击-【value】-【count】（如设置binary；start value=0；end value=1；count every=10ns），同理设置name a0，b0（如0,1,5），保存）。然后【start simulation】，出name y的输出图。
5、功能仿真，即没有延迟的仿真，仅用来检测思路是否正确。

C 参数化多路复用器：

2个vhd文件，用来定义和实现带参数顶层实体文件，一个用来调用顶层实体（示例）和实现该参数下的多路复用器
1个vwf文件，用来进行波形仿真，将验证的波形输入
1、 新建，编写源代码。
(1).选择保存项和芯片类型：【File】-【new project wizard】-【next】（设置文件路径+设置project name为【C:\Users\lenovo\Desktop\笔记\大二上\数字电路\实验课\实验二\参数化多路复用器7】）-【next】（设置文件名【gg】）-【next】（设置芯片类型为【cyclone-EP1CT144C8】）-【finish】
(2).新建：【file】-【new】（【design file-VHDL file】）-【OK】
2、写好源代码，保存文件（gg.vhd）。
3、编译与调试。确定源代码文件为当前工程文件，点击【processing】-【start compilation】进行文件编译。编译结果有一个警告，文件编译成功。
4、波形仿真及验证。新建一个vector waveform file。按照程序所述插入a,b,s三个节点（a、b为输入节点，s为输出节点）。(操作为：右击 -【insert】-【insert node or bus】-【node finder】（pins=all；【list】）-【>>】-【ok】-【ok】)。任意设置a,b的输入波形…点击保存按钮保存。（操作为：点击name（如：a））-右击-【value】-【count】（如设置binary；start value=0；end value=1；count every=2ns），同理设置name b保存）。然后【start simulation】，出name y的输出图。
5、功能仿真，即没有延迟的仿真，仅用来检测思路是否正确。

2、实验过程
A.三态门实验
a.源代码

代码解释：
一个实体的vhdl文件，实体中主要执行一个if选择操作，采用数据流描述即可，注意if选择语句一定要写在process里面
b.逻辑图

c.波形仿真


波形设计解释：
在en=0的时候输出高阻态
在en=1的时候输出a的值
结果分析及结论
0-5ns：输入端en=0，输出结果为高阻态，正确
5-10ns：输入端en=1，输出结果为a，正确

B.2-1多路复用器实验
a.源代码

代码解释：
两个实体的vhdl文件，第一个实体进行的是定义了一个三态门，第二个实体是通过调用三态门来实现2选1多路复用器
b.逻辑图

c.波形仿真


波形设计解释：
在s=0的时候，b0所在的三态门输出b0的值，a0所在的三态门为高阻态
在s=1的时候，a0所在的三态门输出a0的值，b0所在的三态门为高阻态
结果分析及结论
0-5ns：输入端s=0，输出结果为b0，正确
5-10ns：输入端s=1，输出结果为a0，正确

C.参数化多路复用器实验
a.源代码
第一个文件

第二个文件

代码解释：
对底层元件的声明和定义，实体带有参数n，实体声明a，b都是逻辑向量，输入端口为a，b，输出端口为s，通过结构化描述。调用conv_integer函数将二进制数转换成十进制数，最后再通过i选择b向量的哪一位输出。
示例中完成一个四选一多路复用器，a为二维向量表示选择输入，b是四维向量表述信息输入，s是输出端口。
b.逻辑图（过于复杂，展示RTL图）

c.波形仿真

波形设计解释：
a为1 1，输出为b(3)；a为1 0，输出为b(2)；a为0 1，输出为b(1)；a为0 0，输出为b(0)；
结果分析及结论
参数为2，进行的是四选一多路复用器，以b=0101为例
40-42ns：a=00，输出b(0)为1
42-44ns：a=01，输出b(1)为0
44-46ns：a=10，输出b(2)为1
46-48ns：a=11，输出b(3)为0