导读 1
第一部分 实验硬件和软件平台介绍 10
第1章 硬件开发平台介绍 10
1.1 Nexys3硬件平台简介 10
1.2 Nexys3电源、时钟及外围接口电路 15
1.2.1电源 15
1.2.2时钟 16
1.2.3简单外围设备电路 17
1.2.4 Pmod连接器 19
1.2.5 VMODS子板 23
1.2.6 VHDC连接器 25
1.3 Nexys3存储器及FPGA配置 25
1.3.1 Nexys3开发板上的存储器 25
1.3.2 FPGA配置 28
1.4 Nexys3硬件平台测试 31
1.4.1 Nexys3出厂时的测试程序 31
1.4.2使用Adept软件测试Nexys3 31
1.5 Basys2硬件平台简介 32
1.5.1 Basys2开发板资源简介 33
1.5.2 Basys2电源、时钟及简单外围设备介绍 34
1.5.3 Basys2 User Demo 38
参考文献和相关网站 38
第2章 软件平台介绍 40
2.1计算机辅助设计软件工具介绍 40
2.1.1 CAD流程简介 40
2.1.2各种软件下载安装和实验准备 43
2.2 FPGA设计流程 46
2.2.1综合 48
2.2.2实现 48
2.3 ISE软件使用与FPGA设计实例 50
2.3.1开发板的简单外设实验步骤 50
2.3.2阅读设计报告 59
2.4嵌入式系统开发 61
2.4.1嵌入式开发套件EDK 62
2.4.2嵌入式处理器简介 62
2.5硬件描述语言 65
2.5.1 VHDL简介 67
2.5.2 Verilog HDL简介 69
参考文献和相关网站 71
第二部分 传统数字电子技术实验 74
第3章 传统数字电路基础实验 74
3.1传统数字电路实验过程简介 74
3.1.1电路连接及注意事项 74
3.1.2通电和实验 76
3.1.3数字电路的故障查找和排除 77
3.2集成逻辑门参数测试实验 78
3.2.1实验目的 78
3.2.2实验思路和实验前准备 78
3.2.3实验内容和步骤 80
3.2.4实验报告要求 83
3.2.5实验仪器及器件 83
3.3集成逻辑门功能测试实验 83
3.3.1实验目的 84
3.3.2实验思路和实验前准备 84
3.3.3实验内容和步骤 85
3.3.4实验报告要求 87
3.3.5实验仪器及器件 87
3.4基于中规模器件的数字钟设计 87
3.4.1实验目的 87
3.4.2实验思路和实验前准备 87
3.4.3实验内容和步骤 97
3.4.4实验报告要求 97
3.4.5实验仪器及器件 98
参考文献和相关网站 98
第三部分 现代数字电子技术实验 100
第4章 基于HDL的组合逻辑电路实验 100
4.1逻辑门实验 100
4.1.1实验目的 100
4.1.2实验和预习内容 100
4.1.3实验步骤 101
4.2比较器实验 107
4.2.1实验和预习内容 107
4.2.2实验步骤 109
4.3多路选择器实验 110
4.4七段译码器实验 112
4.4.1七段译码器和数码管基础实验 112
4.4.2数码管动态扫描显示实验 114
4.5译码器和编码器实验 121
4.5.1译码器实验和预习内容 121
4.5.2优先编码器实验和预习内容 123
4.6加法器实验 125
4.7算术逻辑单元（ALU）实验 127
参考文献和相关网站 133
第5章 基于HDL的时序逻辑电路实验 135
5.1边沿D触发器实验 135
5.2计数器实验 138
5.2.1计数器简介 138
5.2.2计数器实验和预习内容 139
5.3寄存器和移位寄存器实验 144
5.3.1寄存器实验和预习内容 144
5.3.2移位寄存器实验和预习内容 145
5.3.3寄存器和简单外设综合实验 150
5.4串行序列检测器设计 159
参考文献和相关网站 160
第四部分 综合实验和接口实验 162
第6章 数字钟和频率计设计 162
6.1数字钟设计 162
6.1.1采用8421 BCD码计数的Verilog时钟程序 162
6.1.2采用模块化设计Verilog时钟程序 166
6.1.3采用状态机设计动态数码管显示的时钟VHDL程序 171
6.1.4采用六十进制计时模块设计的VHDL时钟程序 177
6.2数字频率计 183
6.2.1 VHDL语言设计的频率计 183
6.2.2用Verilog语言设计的频率计 194
第7章 键盘和鼠标接口实验 201
7.1 PS/2接口 201
7.1.1 PS/2接口基本概念 201
7.1.2 PS/2设备发送数据到PC的通信时序 202
7.1.3 PC发送数据到PS/2设备的通信时序 203
7.2 PS/2键盘 205
7.2.1 PS/2键盘的编码 205
7.2.2 PS/2键盘的命令集 206
7.2.3 FPGA实现键盘控制器 208
7.3 PS/2鼠标 214
7.3.1 PS/2鼠标及数据包 214
7.3.2 FPGA实现鼠标控制器 216
第8章VGA接口实验 230
8.1 VGA显示器工作原理和时序 230
8.1.1基于VGA的显示器工作原理 231
8.1.2 VGA控制器工作时序 232
8.2 VGA控制器设计 233
8.2.1 VGA控制器原理图 233
8.2.2 VGA彩条信号显示Verilog程序 234
8.2.3 VGA彩条信号显示VHDL程序 237
8.2.4 VGA汉字显示Verilog程序 240
8.2.5 VGA显示VHDL程序 244
附录A FPGA实验预习报告模板 249
附录B Basys2板电路原理图 257