基于FPGA乒乓球游戏机Verilog设计

题目基于FPGA乒乓球游戏机Verilog设计学院通信工程专业班级通信081班学生姓名大彬哥指导教师大力会2013年6月12日EDA设计基础实验课程论文I摘要本文使用FPGA芯片来模拟实际的乒乓球游戏。本设计是基于Altera公司的FPGACycloneII芯片EP2C5T144C8的基础上实现，运用VerilogHDL语言编程，在QuartusII软件上进行编译、仿真，最终在开发板上成功实现下载和调试关键词：编译仿真EDA设计基础实验课程论文IIAbstractThispaperusestheFPGAchiptosimulatetheactualtabletennisgame.ThedesignisbasedonAlteracompanyImplementationofFPGACyclonebasedonIIchipEP2C5T144C8,usingVerilogHDLprogramminglanguage,compile,simulationinQuartusIIsoftware,finallysuccessfullyinthedevelopmentboarddownloadanddebugKeywords:Compile；SimulationEDA设计基础实验课程论文III目录摘要........................................................................................................................................IAbstract.....................................................................................................................................II第1章绪论..............................................................................................................................11.1概述.............................................................................................................................11.2Verilog语言介绍....................................................................................................11.2.1Verilog语言的用途..........................................................................................21.2.2Verilog的历史..................................................................................................21.2.3Verilog模块......................................................................................................21.3本文研究的意义.........................................................................................................3第2章Verilog的基本理论.....................................................................................................42.1Verilog模块的定义....................................................................................................42.2Verilog模块的组成...................................................................................................42.3EP2C5T144C8芯片简介...........................................................................................52.3.1EP2C8开发板功能...........................................................................................52.3.2开发板功能描述................................................................................................62.3.3EP2C5T144C8芯片的引脚图..........................................................................62.4Verilog硬件描述语言的主要能力............................................................................6第3章乒乓球游戏机的软件设计..........................................................................................83.1乒乓球游戏机系统组成.............................................................................................83.1.2功能模块设计....................................................................................................83.2发球权控制器.............................................................................................................93.3乒乓球位置控制....................................................................................................103.3.1基于FPGA乒乓球比赛游戏机顶层原理图................................................12结论..........................................................................................................................................13参考文献..................................................................................................................................14附录..........................................................................................................................................15EDA设计基础实验课程论文1第1章绪论1.1概述随着低复杂度FPGA器件成本的不断下降，具有灵活性和及时面市优势的FPGA与ASIC相比更有竞争性，在数字消费市场上的应用也急剧增加。第一代Cyclone系列迄今发售了3百多万片，在全球拥有3,000多位客户，对大批量低成本数字消费市场有着巨大的影响，该市场消纳了三分之一的器件。根据GartnerDataquest调查，在2004年光消费电子市场对FPGA需求就将达到3亿9千万美元，预计到2008年，将增加到11亿6千万美元，年复合增长率(CAGR)为31.9%。同时，CycloneII器件系列也在电信、计算机外设、工业和汽车市场上获得了巨大的进步。CycloneII器件包含了许多新的特性，如嵌入存储器、嵌入乘法器、PLL和低成本的封装，这些都为诸如视频显示、数字电视(DTV)、机顶盒(STB)、DVD播放器、DSL调制解调器、家用网关和中低端路由器等批量应用进行了优化。成本优化的架构CycloneII器件采用TSMC90nm低K绝缘材料工艺技术，这种技术结合Altera低成本的设计方式，使之能够在更低的成本下制造出更大容量的器件。这种新的器件比第一代Cyclone产品具有两倍多的I/O引脚，且对可编程逻辑，存储块和其它特性进行了最优的组合，具有许多新的增强特性。1.2Verilog语言介绍VerilogHDL是一种硬件描述语言（HDL:HardwareDiscriptionLanguage），是一种以文本形式来描述数字系统硬件的结构和行为的语言，用它可以表示逻辑电路图、逻辑表达式，还可以表示数字逻辑系统所完成的逻辑功能。VerilogHDL和VHDL是目前世界上最流行的两种硬件描述语言，都是在20世纪80年代中期开发出来的。前者由GatewayDesignAutomation公司（该公司于1989年被Cadence公司收购）开发。两种HDL均为IEEE标准。VerilogHDL是一种硬件描述语言，用于从算法级、门级到开关级的多种抽象设计层次的数字系统建模。被建模的数字系统对象的复杂性可以介于简单的门和完整的电子数字系统之间。数字系统能够按层次描述，并可在相同描述中显式地进行时序建模。VerilogHDL语言具有下述描述能力：设计的行为特性、设计的数据流特性、设计的结构组成以及包含响应监控和设计验证方面的时延和波形产生机制。所有这些都使用同一种建模语言。此外，VerilogHDL语言提供了编程语言接口，通过该接口可以在模拟、验证期间从设计外部访问设计，包括模拟的具体控制和运行。EDA设计基础实验课程论文2VerilogHDL语言不仅定义了语法，而且对每个语法结构都定义了清晰的模拟、仿真语义。因此，用这种语言编写的模型能够使用Verilog仿真器进行验证。语言从C编程语言中继承了多种操作符和结构。VerilogHDL提供了扩展的建模能力，其中许多扩展最初很难理解。但是，VerilogHDL语言的核心子集非常易于学习和使用，这对大多数建模应用来说已经足够。当然，完整的硬件描述语言足以对从最复杂的芯片到完整的电子系统进行描述。1.2.1Verilog语言的用途VerilogHDL就是在用途最广泛的C语言的基础上发展起来的一种硬件描述语言，它是由GDA(GatewayDesignAutomation)公司的PhilMoorby在1983年末首创