关于FPGA入门实验2——二进制到格雷码的转换的一个记录

实验中作用到的仪器信息：
芯片商家：ALTERA
编程软件：Quartus II
试验箱上的芯片型号：EP4CE6E22C8N

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      • 一、二进制转换为格雷码
      • 二、软件仿真
      • 三、试验箱实验
      • • 1、分析与代码
        • 2、编译
        • 3、引脚分配
        • 4、接线与烧录
        • 4、实验结果

🚀题目

用Verilog语言设计一个4位的二进制格雷码转换电路并使用实验箱进行验证

一、二进制转换为格雷码

格雷码(循环二进制单位距离码)是任意两个相邻数的代码只有一位二进制数不同的编码，它与奇偶校验码同属可靠性编码。

4位二进制数与格雷码一一对应如下：

由上图可以看到：

从对应的n位二进制码字中直接得到n位格雷码码字，需要先对n位二进制的码字，从右到左，以0到n-1编号。如果二进制码字的第i位和i1位相同，则对应的格雷码的第i位为0，否则为1(当i+1n时，二进制码字的第n位被认为是0，即第n-1位不变)。如下图所示（图片来源见水印）：

根据上面的分析，我们可以用以下的代码来实验二进制到格雷码的转换过程：

module bit2gray_2(input wire k1,     //二进制数值的最高位input wire k2,	//二进制数值的次高位input wire k3,	//二进制数值的次低位input wire k4,  //二进制数值的最低位output reg l1,	//格雷码数值的最高位output reg l2,	//格雷码数值的次高位output reg l3,	//格雷码数值的次低位output reg l4);	//格雷码数值的最低位always @(*)begin		l4=k4^k3;   //二进制的第四和第三位进行异或得到格雷码第四位l3=k3^k2;l2=k2^k1;l1=k1^0;		end	endmodule

二、软件仿真

三、试验箱实验

1、分析与代码

我们将输入的二进制数对应到按键K1到K4,将输出的格雷码对应LED灯LED1到LED4，于是我们便能够通过拨动按键设置一个二进制的数值，通过LED的亮灭情况查看对应的格雷码。

我们通过将按键K8设置为使能位，当按键K8使能时，K1到K4所对应的四位二进制码有效；同时，由于试验箱上的LED是低电平驱动，因此还需要对输出进行取反。实现代码如下：

module bit2gray_2(input wire k1,input wire k2,input wire k3,input wire k4,input wire k8,output reg l1,output reg l2,output reg l3,output reg l4);always @(*)beginif(k8)beginl4=!(k4^k3);l3=!(k3^k2);l2=!(k2^k1);l1=!(k1^0);endendendmodule

2、编译

点击菜单栏的【编译】进行编译

编译完成后，可以看到代码对应的RTL图如下，

3、引脚分配

若使用下载线将按键接口JX22连接到JP5，那么按键K1对应第59脚，按键K2对应第60脚，按键K3对应第64脚，按键K4对应第65脚，按键K8对应第69脚。

若使用下载线将按键接口JX5连接到JP1，那么按键L1对应第138脚，按键L2对应第137脚，按键L3对应第136脚，按键L4对应第135脚。

点击菜单栏的这个图标即可进行引脚分配

双击location列的空格即可开始每个引脚的分配，引脚分配结果如下：

引脚分配完成后要记得在编译一次，否则可能导致程序下载在试验箱后没有现象。

4、接线与烧录

用下载线将按键接口JX22连接到JP5，将按键接口JX5连接到JP1，JTAG接口用下载线连接到电脑的USB口。

点击菜单栏里的【Programer】图标开始烧录

4、实验结果

【FPGA实验2】二进制转格雷码