基于FPGA的4位通用十进制计数器VHDL代码ISE仿真

名称：基于FPGA的4位通用十进制计数器VHDL代码ISE仿真

软件：ISE

语言：VHDL

代码功能：

要求实现一个4位通用十进制计数器?(counter)，counter的输入信号有：RST（Asynchronous Reset Input，表示异步复位，当RST为低电平时，此时不需要考虑时钟信号的状态，输出直接全0），时钟信号CLK，CLK上升沿触发，LD（Synchronous Parallel Load?，当为高电平时控制同步输入数据），D3~D0(Parallel Data Inputs?，同步输入的数值)，U/D（Count direction，用于控制计数器是向上计数还是向下计数，高电平表示上计数，低电平表示下计数）输出信号为Q3~Q0（Data Outputs?，表示最终输出的计数值）。

设计思路

首先根据框图的输入输出端口的要求，可以要求定义好代码的entity，即输入输出端口，输入信号有CLK、RST、U_D、D(3 DOWNTO 0)，LD，输出端口为Q(3 DOWNTO 0)。然后根据真值表可知，RST需要实现异步清零功能，即只要RST为低电平，此时不需要考虑其他任何输入的状态，输出均为0，故RST信号的优先级最高，故使用IF语句，并将RST是否为0作为最先的判断条件，然后由于LD、U_D信号均为同步触发信号，故需要在时钟的边沿才有效，因此有第二个if条件判断CLK信号的上升沿，当满足上升沿条件时，再判断LD和U_D；根据真值表可知，当LD高电平时，此时无论U_D是什么状态，均为Synchronous Parallel Load

功能，故LD的优先级高于U_D，因此需要先判断LD是否为高电平，若为高，则将输入D(3 DOWNTO 0)赋值给Q(3 DOWNTO 0),此处定义一个中间变量cnt(3 DOWNTO 0)，作为Q信号的缓存器，因为Q信号为端口输出信号，不能在进程中作为赋值语句的右侧。最后判断U_D信号的电平，当为高电平时，将cnt(3 DOWNTO 0)信号加1，若加到9，再返回0。当U_D为低电平时，将cnt(3 DOWNTO 0)信号减1，若减到0，再返回9。最后将cnt(3 DOWNTO 0)信号赋值给Q(3 DOWNTO 0)即完成设计的全部功能。

FPGA代码Verilog/VHDL代码资源下载：www.hdlcode.com

演示视频：

设计文档：

1. 工程文件

2. 程序文件

3. 程序编译

4. Testbench

5. 仿真图

部分代码展示:

LIBRARY?ieee;
???USE?ieee.std_logic_1164.all;
???USE?ieee.std_logic_unsigned.all;
--a?4-bit?universal?decimal?counter
ENTITY?count?IS
???PORT?(
??????CLK??:?IN?STD_LOGIC;--clock
??????RST??:?IN?STD_LOGIC;--Asynchronous?Reset?Input
??????U_D??:?IN?STD_LOGIC;--Count?direction?(up/down)
??????D????:?IN?STD_LOGIC_VECTOR(3?DOWNTO?0);--?Parallel?Data?Inputs
??????LD???:?IN?STD_LOGIC;--Synchronous?Parallel?Load
??????Q????:?OUT?STD_LOGIC_VECTOR(3?DOWNTO?0)--Data?Outputs
???);
END?count;
ARCHITECTURE?behave?OF?count?IS
???SIGNAL?cnt?:?STD_LOGIC_VECTOR(3?DOWNTO?0)?:=?"0000";
BEGIN
???
???PROCESS?(CLK,?RST)
???BEGIN
??????IF?(RST?=?'0')?THEN--Asynchronous?Reset
?????????cnt?<=?"0000";
??????ELSIF?(CLK'EVENT?AND?CLK?=?'1')?THEN
?????????IF?(LD?=?'1')?THEN--Synchronous?Parallel?Load
????????????cnt?<=?D;
?????????ELSIF?(U_D?=?'1')?THEN--Count?Up
????????????IF?(cnt?=?"1001")?THEN--9
???????????????cnt?<=?"0000";--0
????????????ELSE
???????????????cnt?<=?cnt?+?"0001";--Count?Up
????????????END?IF;

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