第六章原理圖輸入方法

1、6.1 1位全加器設(shè)計(jì)向?qū)蝗悠髟O(shè)計(jì)向?qū)?.1.1 基本設(shè)計(jì)步驟基本設(shè)計(jì)步驟步驟步驟1：為本項(xiàng)工程設(shè)計(jì)建立文件夾：為本項(xiàng)工程設(shè)計(jì)建立文件夾注意：注意：文件夾名不能用中文，且不可帶空格。文件夾名不能用中文，且不可帶空格。為設(shè)計(jì)全加器新建一個文件夾作工作庫文件夾名取為My_prjct注意，不可用中文！步驟步驟2：輸入設(shè)計(jì)項(xiàng)目和存盤：輸入設(shè)計(jì)項(xiàng)目和存盤圖圖6-1 進(jìn)入進(jìn)入MAX+plusII，建立一個新的設(shè)計(jì)文件建立一個新的設(shè)計(jì)文件使用原理圖輸入方法設(shè)計(jì)，必須選擇打開原理圖編輯器新建一個設(shè)計(jì)文件圖圖6-2 元件輸入對話框元件輸入對話框首先在這里用鼠標(biāo)右鍵產(chǎn)生此窗，并選擇“Enter Symbol”

2、輸入一個元件然后用鼠標(biāo)雙擊這基本硬件庫這是基本硬件庫中的各種邏輯元件也可在這里輸入元件名，如2輸入與門AND2，輸出引腳：OUTPUT圖圖6-3 將所需元件全部調(diào)入原理圖編輯窗將所需元件全部調(diào)入原理圖編輯窗連接好的原理圖連接好的原理圖輸出引腳：OUTPUT輸入引腳：INPUT將他們連接成半加器圖圖6-4 連接好原理圖并存盤連接好原理圖并存盤首先點(diǎn)擊這里文件名取為：h_adder.gdf注意，要存在自己建立的文件夾中步驟步驟3：將設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)置成工程文件：將設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)置成工程文件(PROJECT)圖圖6-5 將當(dāng)前設(shè)計(jì)文件設(shè)置成工程文件將當(dāng)前設(shè)計(jì)文件設(shè)置成工程文件首先點(diǎn)擊這里然后選擇此項(xiàng)，將當(dāng)前的

3、原理圖設(shè)計(jì)文件設(shè)置成工程最后注意此路徑指向的改變注意，此路徑指向當(dāng)前的工程！步驟步驟4：選擇目標(biāo)器件并編譯：選擇目標(biāo)器件并編譯 圖6-6 選擇最后實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)器件選擇最后實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)器件首先選擇這里器件系列選擇窗，選擇ACEX1K系列根據(jù)實(shí)驗(yàn)板上的目標(biāo)器件型號選擇，如選EP1K30注意，首先消去這里的勾，以便使所有速度級別的器件都能顯示出來圖圖6-7 對工程文件進(jìn)行編譯、綜合和適配等操作對工程文件進(jìn)行編譯、綜合和適配等操作選擇編譯器編譯窗消去消去Quartus適配操作適配操作選擇此項(xiàng)消去這里的勾完成編譯！完成編譯！步驟步驟5：時序仿真：時序仿真(1) 建立波形文件。建立波形文件。首

4、先選擇此項(xiàng)，為仿真測試新建一個文件選擇波形編輯器文件(2) 輸入信號節(jié)點(diǎn)。輸入信號節(jié)點(diǎn)。圖圖6-8 從從SNF文件中輸入設(shè)計(jì)文件的信號節(jié)點(diǎn)文件中輸入設(shè)計(jì)文件的信號節(jié)點(diǎn)從從SNF文件中文件中輸入設(shè)計(jì)文件輸入設(shè)計(jì)文件的信號節(jié)點(diǎn)的信號節(jié)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)擊擊“LIST”SNF文件中文件中的信號節(jié)點(diǎn)的信號節(jié)點(diǎn)圖圖6-9 列出并選擇需要觀察的信號節(jié)點(diǎn)列出并選擇需要觀察的信號節(jié)點(diǎn)用此鍵用此鍵選擇左窗選擇左窗中需要的信號中需要的信號進(jìn)入右窗進(jìn)入右窗最后點(diǎn)擊最后點(diǎn)擊“OK”圖圖4-9 列出并選擇需要觀察的信號節(jié)點(diǎn)列出并選擇需要觀察的信號節(jié)點(diǎn)(3) 設(shè)置波形參量。設(shè)置波形參量。圖圖6-10 在在Options菜單中消去網(wǎng)格

5、對齊菜單中消去網(wǎng)格對齊Snap to Grid的選擇的選擇(消去對勾消去對勾) 消去消去這里的勾，這里的勾，以便方便設(shè)置以便方便設(shè)置輸入電平輸入電平(4) 設(shè)定仿真時間。設(shè)定仿真時間。圖圖6-11 設(shè)定仿真時間設(shè)定仿真時間選擇選擇END TIME調(diào)整仿真時間調(diào)整仿真時間區(qū)域。區(qū)域。選擇選擇60微秒微秒比較合適比較合適(5) 加上輸入信號。加上輸入信號。圖圖6-12 為輸入信號設(shè)定必要的測試電平或數(shù)據(jù)為輸入信號設(shè)定必要的測試電平或數(shù)據(jù)(6) 波形文件存盤。波形文件存盤。圖圖6-13 保存仿真波形文件保存仿真波形文件用此鍵用此鍵改變仿真改變仿真區(qū)域坐標(biāo)到合適區(qū)域坐標(biāo)到合適位置。位置。點(diǎn)點(diǎn)擊擊1，使

6、拖黑，使拖黑的電平為高電平的電平為高電平(7) 運(yùn)行仿真器。運(yùn)行仿真器。圖圖6-14 運(yùn)行仿真器運(yùn)行仿真器選擇仿真器選擇仿真器運(yùn)行仿真器運(yùn)行仿真器(8) 觀察分析半加器仿真波形觀察分析半加器仿真波形。圖圖6-15 半加器半加器h_adder.gdf的仿真波形的仿真波形(9) 為了精確測量半加器輸入與輸出波形間的延時量，可打開時序分析器為了精確測量半加器輸入與輸出波形間的延時量，可打開時序分析器.圖圖6-16 打開延時時序分析窗打開延時時序分析窗選擇時序分析器選擇時序分析器輸入輸出輸入輸出時間延遲時間延遲(10) 包裝元件入庫。包裝元件入庫。 選擇菜單選擇菜單“File”“Open”File”“

7、Open”，在在“Open”O(jiān)pen”對話框中選擇對話框中選擇原理圖編輯文件選項(xiàng)原理圖編輯文件選項(xiàng)“Graphic Editor Files”Graphic Editor Files”，然后選擇然后選擇h_adder.gdfh_adder.gdf，重新打開半加器設(shè)計(jì)文件，然后選擇如圖重新打開半加器設(shè)計(jì)文件，然后選擇如圖4-54-5中中“File”File”菜單的菜單的“Create Default Symbol”Create Default Symbol”項(xiàng)，將當(dāng)前項(xiàng)，將當(dāng)前文件變成了一個包裝好的單一元件文件變成了一個包裝好的單一元件( (Symbol)Symbol)，并被放置在工并被放置在工

8、程路徑指定的目錄中以備后用。程路徑指定的目錄中以備后用。步驟步驟6：引腳鎖定：引腳鎖定選擇引腳選擇引腳鎖定選項(xiàng)鎖定選項(xiàng)引腳窗引腳窗此處輸入此處輸入信號名信號名此處輸入此處輸入引腳名引腳名按鍵按鍵“ADD”即可即可注意引腳屬性注意引腳屬性錯誤引腳名將錯誤引腳名將無正確屬性！無正確屬性！再編譯一次，再編譯一次，將引腳信息將引腳信息進(jìn)去進(jìn)去選擇編程器，選擇編程器，準(zhǔn)備將設(shè)計(jì)準(zhǔn)備將設(shè)計(jì)好的半加器好的半加器文件下載到目文件下載到目器件中去器件中去編程窗編程窗步驟步驟7：編程下載：編程下載(1) 下載方式設(shè)定。下載方式設(shè)定。圖圖4-18 設(shè)置編程下載方式設(shè)置編程下載方式 在編程窗打開在編程窗打開的情況下選

9、擇的情況下選擇下載方式設(shè)置下載方式設(shè)置選擇此項(xiàng)下選擇此項(xiàng)下載方式載方式步驟步驟7：編程下載：編程下載(1) 下載方式設(shè)定。下載方式設(shè)定。圖圖4-18 設(shè)置編程下載方式設(shè)置編程下載方式 (2) 下載。下載。圖圖6-19 向向EF1K30下載配置文件下載配置文件下載（配置）下載（配置）成功！成功！步驟步驟8：設(shè)計(jì)頂層文件：設(shè)計(jì)頂層文件(1) 仿照前面的仿照前面的“步驟步驟2”，打開一個新的原理圖編輯窗口，打開一個新的原理圖編輯窗口圖圖6-20 在頂層編輯窗中調(diào)出已設(shè)計(jì)好的半加器元件在頂層編輯窗中調(diào)出已設(shè)計(jì)好的半加器元件(2) 完成全加器原理圖設(shè)計(jì)完成全加器原理圖設(shè)計(jì)，并以文件名并以文件名f_add

10、er.gdf存在同一目錄中存在同一目錄中。(3) 將當(dāng)前文件設(shè)置成將當(dāng)前文件設(shè)置成Project，并選擇目標(biāo)器件為并選擇目標(biāo)器件為EPF10K10LC84-4。(4) 編譯此頂層文件編譯此頂層文件f_adder.gdf，然后建立波形仿真文件。然后建立波形仿真文件。圖圖6-21 在頂層編輯窗中設(shè)計(jì)好全加器在頂層編輯窗中設(shè)計(jì)好全加器(5) 對應(yīng)對應(yīng)f_adder.gdf的波形仿真文件，參考圖中輸入信號的波形仿真文件，參考圖中輸入信號cin、bin和和ain輸輸入信號電平的設(shè)置，啟動仿真器入信號電平的設(shè)置，啟動仿真器Simulator，觀察輸出波形的情況。觀察輸出波形的情況。(6) 鎖定引腳、編譯并

11、編程下載，硬件實(shí)測此全加器的邏輯功能。鎖定引腳、編譯并編程下載，硬件實(shí)測此全加器的邏輯功能。圖圖6-22 1位全加器的時序仿真波形位全加器的時序仿真波形6.1.2 設(shè)計(jì)流程歸納設(shè)計(jì)流程歸納圖圖6-23 MAX+plusII一般設(shè)計(jì)流程一般設(shè)計(jì)流程6.1.3 補(bǔ)充說明補(bǔ)充說明1. 1. 編譯窗口的各功能項(xiàng)目塊含義編譯窗口的各功能項(xiàng)目塊含義Compiler Netlist ExtractorDatabase BuilderLogic SynthesizerPartitionerTiming SNF ExtractorFitterAssembler2. 2. 查看適配報告查看適配報告6.2 2位十進(jìn)

12、制數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)位十進(jìn)制數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)6.2.1 設(shè)計(jì)有時鐘使能的兩位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)有時鐘使能的兩位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器(1) (1) 設(shè)計(jì)電路原理圖。設(shè)計(jì)電路原理圖。圖圖6-24 用用74390設(shè)計(jì)一個有時鐘使能的兩位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)一個有時鐘使能的兩位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器(2) 計(jì)數(shù)器電路實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器電路實(shí)現(xiàn)圖圖6-25 調(diào)出元件調(diào)出元件74390 圖圖6-26 從從Help中了解中了解74390的詳細(xì)功能的詳細(xì)功能(3) 波形仿真波形仿真圖圖6-27 兩位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器工作波形兩位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器工作波形6.2.2 頻率計(jì)主結(jié)構(gòu)電路設(shè)計(jì)頻率計(jì)主結(jié)構(gòu)電路設(shè)計(jì)圖圖6-28 兩位十進(jìn)制頻率計(jì)頂層設(shè)計(jì)原理圖文件兩位十

13、進(jìn)制頻率計(jì)頂層設(shè)計(jì)原理圖文件圖圖6-29 兩位十進(jìn)制頻率計(jì)測頻仿真波形兩位十進(jìn)制頻率計(jì)測頻仿真波形6.2.3 測頻時序控制電路設(shè)計(jì)測頻時序控制電路設(shè)計(jì)圖圖6-30 測頻時序控制電路測頻時序控制電路圖圖6-31 測頻時序控制電路工作波形測頻時序控制電路工作波形6.2.4 頻率計(jì)頂層電路設(shè)計(jì)頻率計(jì)頂層電路設(shè)計(jì)圖圖6-32 頻率計(jì)頂層電路原理圖頻率計(jì)頂層電路原理圖(文件：文件：ft_top.gdf)圖圖6-33 頻率計(jì)工作時序波形頻率計(jì)工作時序波形6.2.5 設(shè)計(jì)項(xiàng)目的其他信息和資源配置設(shè)計(jì)項(xiàng)目的其他信息和資源配置(1) 了解設(shè)計(jì)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)層次了解設(shè)計(jì)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)層次圖圖6-34 頻率計(jì)頻率計(jì)ft_t

14、op項(xiàng)目的設(shè)計(jì)層次項(xiàng)目的設(shè)計(jì)層次(2) 了解器件資源分配情況了解器件資源分配情況圖圖4-35 適配報告中的部分內(nèi)容適配報告中的部分內(nèi)容圖圖4-36 芯片資源編輯窗芯片資源編輯窗(3) 了解設(shè)計(jì)項(xiàng)目速度了解設(shè)計(jì)項(xiàng)目速度/延時特性延時特性圖圖6-37 寄存器時鐘特性窗寄存器時鐘特性窗圖圖6-38 信號延時矩陣表信號延時矩陣表(4) 資源編輯資源編輯(5) 引腳鎖定引腳鎖定圖圖 6-39 Device View窗窗LCs手工分配：手工分配：圖圖6-40 適配器設(shè)置適配器設(shè)置圖圖6-41 手工分配手工分配LCs6.3 參數(shù)可設(shè)置參數(shù)可設(shè)置LPM宏功能塊宏功能塊LPM宏功能模塊宏功能模塊：參數(shù)可設(shè)置參數(shù)

15、可設(shè)置1. 參數(shù)？參數(shù)？ 地址，數(shù)據(jù)總線位數(shù)可設(shè)定；地址，數(shù)據(jù)總線位數(shù)可設(shè)定； 各種控制信號是否需要，何種電平有效各種控制信號是否需要，何種電平有效 時鐘信號特性設(shè)置時鐘信號特性設(shè)置 . 等等2. 特點(diǎn)特點(diǎn)： 可依實(shí)際需要設(shè)置參數(shù)可依實(shí)際需要設(shè)置參數(shù) 用戶可調(diào)用用戶可調(diào)用 模塊本身設(shè)計(jì)精良，性能可靠，而且免費(fèi)模塊本身設(shè)計(jì)精良，性能可靠，而且免費(fèi)6.3 參數(shù)可設(shè)置參數(shù)可設(shè)置LPM兆功能塊兆功能塊6.3.1 基于基于LPM_COUNTER的數(shù)控分頻器設(shè)計(jì)的數(shù)控分頻器設(shè)計(jì)數(shù)控分頻器：數(shù)控分頻器：計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 分頻器分頻器實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)：是一個帶預(yù)置數(shù)的計(jì)數(shù)器，通過改變預(yù)置數(shù)，是一個帶預(yù)置數(shù)的計(jì)數(shù)器，通過改

16、變預(yù)置數(shù)， 來改變了分頻比來改變了分頻比6.3 參數(shù)可設(shè)置參數(shù)可設(shè)置LPM兆功能塊兆功能塊6.3.1 基于基于LPM_COUNTER的數(shù)控分頻器設(shè)計(jì)的數(shù)控分頻器設(shè)計(jì)圖圖6-42 數(shù)控分頻器電路原理圖數(shù)控分頻器電路原理圖當(dāng)當(dāng)d3.0=12(即即16進(jìn)制數(shù)：進(jìn)制數(shù)：C)時的工作波形。時的工作波形。圖圖6-43 數(shù)控分頻器工作波形數(shù)控分頻器工作波形6.3.2 基于基于LPM_ROM的的4位乘法器設(shè)計(jì)位乘法器設(shè)計(jì)1.1.乘法器的實(shí)現(xiàn)：乘法器的實(shí)現(xiàn)： 軟件乘法指令軟件乘法指令；c c語言，匯編語言語言，匯編語言 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 簡單簡單 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 速度慢速度慢 硬件乘法器硬件乘法器：大多通過設(shè)計(jì)：大多

17、通過設(shè)計(jì)FPGA/CPLDFPGA/CPLD來實(shí)現(xiàn)來實(shí)現(xiàn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 速度快速度快 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 實(shí)現(xiàn)復(fù)雜實(shí)現(xiàn)復(fù)雜6.3.2 基于基于LPM_ROM的的4位乘法器設(shè)計(jì)位乘法器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思想：設(shè)計(jì)思想：改變傳統(tǒng)改變傳統(tǒng)“乘法乘法”的概念的概念ROM ROM 的地址與地址單元內(nèi)的數(shù)據(jù)可以構(gòu)造成乘法器的地址與地址單元內(nèi)的數(shù)據(jù)可以構(gòu)造成乘法器6.3.2 基于基于LPM_ROM的的4位乘法器設(shè)計(jì)位乘法器設(shè)計(jì)乘法器的實(shí)現(xiàn)乘法器的實(shí)現(xiàn)ROMROM查表法查表法原理：原理：1.1. ROM ROM 地址線作為兩乘數(shù)（乘法的輸入信號），數(shù)據(jù)線地址線作為兩乘數(shù)（乘法的輸入信號），數(shù)據(jù)線作為乘積輸出；作為乘積輸出；2.2. 對應(yīng)地址下（地址單元）存儲乘積數(shù)值。對應(yīng)地址下（地址單元）存儲乘積數(shù)值。6.3.2 基于基于LPM_ROM的的4位乘法器設(shè)計(jì)位乘法器設(shè)計(jì)圖圖6-44 用用LPM_ROM設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)的 4位乘法器原理圖位乘法器原理圖6.3.2 基于基于LPM_ROM的的4位乘法器設(shè)計(jì)位乘法器設(shè)計(jì)(1) 用文本編輯器編輯用文本編輯器編輯mif文件文件圖圖6-46 LPM_ROM構(gòu)成的乘法器仿真波形構(gòu)成的乘法器仿真波