modelsim设计二十四进制计数器

Question

使用modelsim，如何设计一个二十四进制计数器的源代码和测试代码，可以仿真成功的

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

为了在ModelSim中设计并仿真一个二十四进制计数器，我们可以采用VHDL作为硬件描述语言。下面将提供从创建计数器模块到编写测试平台的完整过程。

1. 创建二十四进制计数器模块

首先，定义一个二十四进制计数器模块。这个计数器将使用一个时钟信号clk、一个复位信号reset以及一个输出端口count_out，用于显示当前计数值。计数范围是从0到23。

library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.NUMERIC_STD.ALL;

entity counter_24 is
    Port ( clk : in STD_LOGIC;
           reset : in STD_LOGIC;
           count_out : out INTEGER range 0 to 23);
end counter_24;

architecture Behavioral of counter_24 is
begin
    process (clk, reset)
        variable count : integer range 0 to 23 := 0;
    begin
        if reset = '1' then
            count := 0;
        elsif rising_edge(clk) then
            if count = 23 then
                count := 0;
            else
                count := count + 1;
            end if;
        end if;
        
        count_out <= count;
    end process;
end Behavioral;

2. 编写测试平台

接下来，编写一个测试平台来验证计数器的功能。测试平台将初始化计数器，然后通过一系列时钟脉冲和复位信号来观察计数器的行为。

library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.NUMERIC_STD.ALL;

entity tb_counter_24 is
end tb_counter_24;

architecture Behavioral of tb_counter_24 is
    component counter_24 is
        port ( clk : in std_logic;
               reset : in std_logic;
               count_out : out integer range 0 to 23);
    end component;

    signal clk : std_logic := '0';
    signal reset : std_logic := '1';
    signal count_out : integer range 0 to 23;

    constant clk_period : time := 10 ns;

begin
    uut: counter_24 port map (clk => clk, reset => reset, count_out => count_out);

    clk_process : process
    begin
        clk <= '0';
        wait for clk_period/2;
        clk <= '1';
        wait for clk_period/2;
    end process;

    stimulus_process : process
    begin
        wait for 10 ns; -- 等待一段时间后释放复位信号
        reset <= '0';
        wait for 250 ns; -- 观察计数器运行
        assert count_out = 23 report "Counting error" severity failure;
        wait;
    end process;
end Behavioral;

3. 在ModelSim中仿真

• 将上述两个文件保存为.vhd文件。
• 打开ModelSim，添加这两个文件到工程中。
• 运行仿真，观察计数器的输出count_out是否正确地从0计数到23，然后循环回到0。

这样，你就完成了在ModelSim中设计和仿真一个二十四进制计数器的全过程。如果遇到任何问题，确保检查代码中的语法错误和连接错误，并确保ModelSim环境配置正确。