(精品)EDA技术及应用-Maxplus.ppt

FPGA 原理及应用原理及应用 原理图输入设计方法原理图输入设计方法3.1 1位全加器设计向导位全加器设计向导3.1.1 基本设计步骤基本设计步骤步骤步骤1：为本项工程设计建立文件夹：为本项工程设计建立文件夹注意：注意：文件夹名不能用中文，且不可带空格。文件夹名不能用中文，且不可带空格。为设计全加器新建一个文件夹作工作库文件夹名取为My_prjct注意，不可用中文！步骤步骤2：输入设计项目和存盘：输入设计项目和存盘图图3-1 进入进入MAX+plusII，建立一个新的设计文件建立一个新的设计文件使用原理图输入方法设计，必须选择打开原理图编辑器新建一个设计文件图图3-2 元件输入对话框元件输入对话框首先在这里用鼠标右键产生此窗，并选择“Enter Symbol”输入一个元件然后用鼠标双击这基本硬件库这是基本硬件库中的各种逻辑元件也可在这里输入元件名，如2输入与门AND2，输出引脚：OUTPUT图图3-3 将所需元件全部调入原理图编辑窗将所需元件全部调入原理图编辑窗连接好的原理图连接好的原理图输出引脚：OUTPUT输入引脚：INPUT将他们连接成半加器图图3-4 连接好原理图并存盘连接好原理图并存盘首先点击这里文件名取为：h_adder.gdf注意，要存在自己建立的文件夹中步骤步骤3：将设计项目设置成工程文件：将设计项目设置成工程文件(PROJECT)图图3-5 将当前设计文件设置成工程文件将当前设计文件设置成工程文件首先点击这里然后选择此项，将当前的原理图设计文件设置成工程最后注意此路径指向的改变注意，此路径指向当前的工程！步骤步骤4：选择目标器件并编译：选择目标器件并编译 图3-6 选择最后实现本项设计的目标器件选择最后实现本项设计的目标器件首先选择这里器件系列选择窗，选择ACEX1K系列根据实验板上的目标器件型号选择，如选EP1K30注意，首先消去这里的勾，以便使所有速度级别的器件都能显示出来图图3-7 对工程文件进行编译、综合和适配等操作对工程文件进行编译、综合和适配等操作选择编译器编译窗消去消去Quartus适配操作适配操作选择此项消去这里的勾完成编译！完成编译！步骤步骤5：时序仿真：时序仿真(1)建立波形文件。建立波形文件。首先选择此项，为仿真测试新建一个文件选择波形编辑器文件(2)输入信号节点。输入信号节点。图图3-8 从从SNF文件中输入设计文件的信号节点文件中输入设计文件的信号节点从从SNF文件中文件中输入设计文件输入设计文件的信号节点的信号节点点击点击“LIST”SNF文件中文件中的信号节点的信号节点图图3-9 列出并选择需要观察的信号节点列出并选择需要观察的信号节点用此键选择左窗用此键选择左窗中需要的信号中需要的信号进入右窗进入右窗最后点击最后点击“OK”图图4-9 列出并选择需要观察的信号节点列出并选择需要观察的信号节点(3)设置波形参量。设置波形参量。图图3-10 在在Options菜单中消去网格对齐菜单中消去网格对齐Snap to Grid的选择的选择(消去对勾消去对勾)消去这里的勾，消去这里的勾，以便方便设置以便方便设置输入电平输入电平(4)设定仿真时间。设定仿真时间。图图3-11 设定仿真时间设定仿真时间选择选择END TIME调整仿真时间调整仿真时间区域。区域。选择选择60微秒微秒比较合适比较合适(5)加上输入信号。加上输入信号。图图3-12 为输入信号设定必要的测试电平或数据为输入信号设定必要的测试电平或数据(6)波形文件存盘。波形文件存盘。图图3-13 保存仿真波形文件保存仿真波形文件用此键改变仿真用此键改变仿真区域坐标到合适区域坐标到合适位置。位置。点击点击1，使拖黑，使拖黑的电平为高电平的电平为高电平(7)运行仿真器。运行仿真器。图图3-14 运行仿真器运行仿真器选择仿真器选择仿真器运行仿真器运行仿真器(8)观察分析半加器仿真波形观察分析半加器仿真波形。图图3-15 半加器半加器h_adder.gdf的仿真波形的仿真波形(9)为了精确测量半加器输入与输出波形间的延时量，可打开时序分析器为了精确测量半加器输入与输出波形间的延时量，可打开时序分析器.图图3-16 打开延时时序分析窗打开延时时序分析窗选择时序分析器选择时序分析器输入输出输入输出时间延迟时间延迟(10)包装元件入库。包装元件入库。选择菜单选择菜单“File”“Open”File”“Open”，在在“Open”Open”对话框中选择对话框中选择原理图编辑文件选项原理图编辑文件选项“Graphic Editor Files”Graphic Editor Files”，然后选择然后选择h_adder.h_adder.gdfgdf，重新打开半加器设计文件，然后选择如图重新打开半加器设计文件，然后选择如图3-53-5中中“File”File”菜单的菜单的“Create Default Symbol”Create Default Symbol”项，将当前项，将当前文件变成了一个包装好的单一元件文件变成了一个包装好的单一元件(Symbol)Symbol)，并被放置在工并被放置在工程路径指定的目录中以备后用。程路径指定的目录中以备后用。选择实验电路结构图选择实验电路结构图6 引脚对应情况引脚对应情况实验板位置实验板位置 半加器信号半加器信号 通用目标器件引脚名通用目标器件引脚名 目标器件目标器件EP1K30TC144引脚号引脚号 1、键、键8：a PIO13 272、键、键7 b PIO12 263、发光管、发光管8 co PIO23 394、发光管、发光管7 so PIO22 38步骤步骤6：引脚锁定：引脚锁定选择引脚选择引脚锁定选项锁定选项引脚窗引脚窗此处输入此处输入信号名信号名此处输入此处输入引脚名引脚名按键按键“ADD”即可即可注意引脚属性注意引脚属性错误引脚名将错误引脚名将无正确属性！无正确属性！再编译一次，再编译一次，将引脚信息将引脚信息进去进去选择编程器，选择编程器，准备将设计准备将设计好的半加器好的半加器文件下载到目文件下载到目器件中去器件中去编程窗编程窗步骤步骤7：编程下载：编程下载(1)下载方式设定。下载方式设定。图图3-18 设置编程下载方式设置编程下载方式 在编程窗打开在编程窗打开的情况下选择的情况下选择下载方式设置下载方式设置选择此项下选择此项下载方式载方式步骤步骤7：编程下载：编程下载(1)下载方式设定。下载方式设定。图图4-18 设置编程下载方式设置编程下载方式(2)下载。下载。图图3-19 向向EF1K30下载配置文件下载配置文件下载（配置）下载（配置）成功！成功！步骤步骤8：设计顶层文件：设计顶层文件(1)仿照前面的仿照前面的“步骤步骤2”，打开一个新的原理图编辑窗口，打开一个新的原理图编辑窗口图图3-20 在顶层编辑窗中调出已设计好的半加器元件在顶层编辑窗中调出已设计好的半加器元件(2)完成全加器原理图设计完成全加器原理图设计，并以文件名并以文件名f_adder.gdf存在同一目录中存在同一目录中。(3)将当前文件设置成将当前文件设置成Project，并选择目标器件为并选择目标器件为EPF10K10LC84-4。(4)编译此顶层文件编译此顶层文件f_adder.gdf，然后建立波形仿真文件。然后建立波形仿真文件。图图3-21 在顶层编辑窗中设计好全加器在顶层编辑窗中设计好全加器(5)对应对应f_adder.gdf的波形仿真文件，参考图中输入信号的波形仿真文件，参考图中输入信号cin、bin和和ain输输入信号电平的设置，启动仿真器入信号电平的设置，启动仿真器Simulator，观察输出波形的情况。观察输出波形的情况。(6)锁定引脚、编译并编程下载，硬件实测此全加器的逻辑功能。锁定引脚、编译并编程下载，硬件实测此全加器的逻辑功能。图图3-22 1位全加器的时序仿真波形位全加器的时序仿真波形3.1.2 设计流程归纳设计流程归纳图图3-23 MAX+plusII一般设计流程一般设计流程3.1.3 补充说明补充说明1.1.编译窗口的各功能项目块含义编译窗口的各功能项目块含义Compiler Netlist ExtractorDatabase BuilderLogic SynthesizerPartitionerTiming SNF ExtractorFitterAssembler2.2.查看适配报告查看适配报告3.2 2位十进制数字频率计设计位十进制数字频率计设计3.2.1 设计有时钟使能的两位十进制计数器设计有时钟使能的两位十进制计数器(1)(1)设计电路原理图。设计电路原理图。图图3-24 用用74390设计一个有时钟使能的两位十进制计数器设计一个有时钟使能的两位十进制计数器(2)计数器电路实现计数器电路实现图图3-25 调出元件调出元件74390 图图3-26 从从Help中了解中了解74390的详细功能的详细功能(3)波形仿真波形仿真图图3-27 两位十进制计数器工作波形两位十进制计数器工作波形3.2.2 频率计主结构电路设计频率计主结构电路设计图图3-28 两位十进制频率计顶层设计原理图文件两位十进制频率计顶层设计原理图文件图图3-29 两位十进制频率计测频仿真波形两位十进制频率计测频仿真波形3.2.3 测频时序控制电路设计测频时序控制电路设计图图3-30 测频时序控制电路测频时序控制电路图图3-31 测频时序控制电路工作波形测频时序控制电路工作波形3.2.4 频率计顶层电路设计频率计顶层电路设计图图3-32 频率计顶层电路原理图频率计顶层电路原理图(文件：文件：ft_top.gdf)图图3-33 频率计工作时序波形频率计工作时序波形3.2.5 设计项目的其他信息和资源配置设计项目的其他信息和资源配置(1)了解设计项目的结构层次了解设计项目的结构层次图图3-34 频率计频率计ft_top项目的设计层次项目的设计层次(2)了解器件资源分配情况了解器件资源分配情况图图3-35 适配报告中的部分内容适配报告中的部分内容图图3-36 芯芯片片资资源源编编辑辑窗窗(3)了解设计项目速度了解设计项目速度/延时特性延时特性图图3-37 寄存器时钟特性窗寄存器时钟特性窗图图3-38 信号延时矩阵表信号延时矩阵表(4)资源编辑资源编辑(5)引脚锁定引脚锁定图图 3-39 Device View窗窗LCs手工分配：手工分配：图图3-40 适配器设置适配器设置图图3-41 手工分配手工分配LCs3.3 参数可设置参数可设置LPM兆功能块兆功能块3.3.1 基于基于LPM_COUNTER的数控分频器设计的数控分频器设计图图3-42 数控分频器电路原理图数控分频器电路原理图当当d3.0=12(即即16进制数：进制数：C)时的工作波形。时的工作波形。图图3-43 数控分频器工作波形数控分频器工作波形3.3.2 基于基于LPM_ROM的的4位乘法器设计位乘法器设计图图3-44 用用LPM_ROM设计的设计的 4位乘法器原理图位乘法器原理图(1)用文本编辑器编辑用文本编辑器编辑mif文件文件图图3-46 LPM_ROM构成的乘法器仿真波形构成的乘法器仿真波形图图3-45 LPM_ROM参参数设置窗口数设置窗口(2)用初始化存储器编辑窗口编辑用初始化存储器编辑窗口编辑mif文件文件图图3-47 在在Initialize Memory窗口中编辑乘法表地址窗口中编辑乘法表地址/数据数据3.4 波形输入设计方法波形输入设计方法图图3-48 待设计电路的预设输入输出波形待设计电路的预设输入输出波形图图3-49 打开打开wdf波形文件编辑器波形文件编辑器图图3-50 输入待设计电路的信号名输入待设计电路的信号名图图3-51 输入信号名及其端口属性输入信号名及其端口属性图图3-52 输出时序信号设置输出时序信号设置