双向移位寄存器

学生实验报告

实验课名称：VHDL硬件描述语言

实验项目名称：双向移位寄存器

专业名称：电子科学与技术

班级：

学号：

学生姓名：

教师姓名：

2010年__11__月__13__日

实验日期2010年11月13_日实验室名称______________成绩_____

一、实验名称：

双向移位寄存器

二、实验目的与要求：

设计一个双向移位寄存器，理解移位寄存器的工作原理。掌握串

入/并出端口控制的描述方法。

在QuartusII上进行功能和时序仿真，之后通过器件及其端口配置

下载程序到SOPC开发平台中。

1，用实验平台的按键实现时钟控制（clk），方向控制（dir），清零

（clr）以及数据输入（din）。

2，用实验平台上的LED发光阵列的LED1~LED8显示并行数据的

输出。

三、实验内容：

通过VHDL编程，实现双向移位寄存器，要求有一个方向控制端，

一个脉冲输入，一个异步清零端，一个数据输入端以及8位的数

据输出端。

1. 打开QuartusII软件，建立一个新的工程。

2. 建立VHDL文件。

3. 建立矢量波形文件。

4. 进行功能仿真。

5. 进行时序仿真。

6. 器件的下载。

四、实验条件：

1. WindowsXP操作系统

2. QuartusII EDA开发系统

3. 杭州康芯SOPC硬件开发平台

五、实验原理：

通过VHDL编程，实现双向移位寄存器，要求有一个方向控制端，

一个脉冲输入，一个异步清零端，一个数据输入端以及8位的数

据输出端。

具体的接口如下所示：

clk：移位寄存器时钟脉冲输入，上升沿有效。

din：串行数据输入端。

clr：异步清零信号，高电平有效。

dir：方向控制端，要求高电平右移，低电平左移。

dout[7..0]:8位数据并行输入端。

硬件设置原理：

根据要求设置个端口，键7为时钟控制端，键8为数据输入端，键1为方向控制端，键5为异步清零。用LED发光阵列的LED1～LED8显示并行数据的输出，依次相对应为dout[7]……dout[0].根据模式7对应的开发系统I/O管脚映射表以及I/O模式7示意图为每一个端口指定引脚。

调试原理：

软件调试：

1、当设置为左移时，低位依次将自己的值给高一位,最后将din

给q[0]，然后将q赋值给dout；

2、当设置为右移时，高位依次将自己的值给低一位,最后将din

给q[7]，然后将q赋值给dout；

3、观察结果是否符合结果。在验证结果时，首先进行功能仿真，

观察结果，调试程序，在进行时序仿真。

硬件调试：

根据端口对应设置端口，设置dir值和输入，观察LED1～LED8改变是否和要求一致；再设置键5异步清零端，观察LED1～LED8的

变化。

六、源代码：

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity d_reg is

port(clk,din,clr,dir:in std_logic;

dout:out std_logic_vector(7 downto 0)); end entity d_reg;

architecture one of d_reg is

begin

process(clr,clk)

variable q:std_logic_vector(7 downto 0);

begin

if(clr='1')then

dout<="00000000";

elsif(clk'event and clk='1')then

if(dir='1')then

for i in 1 to 7 loop

q(i-1):=q(i);

end loop;

q(7):=din;

dout<=q;

elsif(dir='0')then

for i in 6 downto 0 loop

q(i+1):=q(i);

end loop;

q(0):=din;

dout<=q;

end if;

end if;

end process;

end architecture one;

七、实验结果与分析：1,功能仿真

2,时序仿真

后的数据移位情况。

说明：输入为“0”时，再经过两个时钟脉冲移位之后的移位情况。

说明：再把方向设置为“右”时，一次时钟脉冲控制之后的数据移位情况。

八、讨论和回答问题及体会：

1.实验室的QuartusII在第一次不能进行下载调试。通过安装相应的证书文件解决了上述问题。

2.在进行编译的时候，使用了较多的if循环嵌套判断语句，会导致了仿真波形处出现了很大的延迟。改为使用case语句，降低了延迟，达到比较好的波形仿真效果。

3.安装驱动程序，此USB设备的驱动处于QuartusII安装目录中的\drivers\usb-blaster中，进行USB装载连接。

4通过使用VHDL对双向移位寄存器的编写可以更加深刻的了解其功能。在编写过程中对VHDL语言程序得到了加深和熟悉，巩固了

所学的知识。