EDA技術與VHDL實用教程教學全套課件 第2版 廖超平 課件第3章 Quartus II原理圖輸入法深入.ppt

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EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平第3章 Quartus II原理圖輸入法深入 <>EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平? 要求 進一步掌握Quartus II原理圖輸入法。 ? 知識點原理圖輸入法中Max+plusII老式宏函數的應用原理圖輸入法中LPM函數的應用原理圖輸入法中的層次化設計 ? 重點和難點 Max+plusII老式宏函數在原理圖輸入法中的應用原理圖輸入法中的層次化設計EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平引 言 本章在第二章的基礎上,對Quartus II的原理圖輸入設計法作進一步的討論。本章主要討論原理圖輸入法中的Max+plusII老式宏函數的應用、LPM函數的應用和原理圖輸入法的層次化設計。 EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平第3章 Quartus II原理圖輸入法深入原理圖輸入法中Max+plusII老式宏函數的應用 3.1原理圖輸入法中LPM函數的應用 3.2原理圖輸入法中的層次化設計3.3EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平3.1 原理圖輸入法中Max+plusII老式宏函數的應用 在Quartus II原理圖輸入法中,可供使用的元件庫除了基本邏輯元件庫以外,還有Max+plusII庫和LPM函數元件庫。 EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平Max+plusII庫中收有Max+plusII老式宏函數包括加法器、編碼器和移位寄存器等74系列器件。 綜合使用基本邏輯元件庫和Max+ plus II庫的元件,可設計出大多數傳統的方法所能設計的數字電路。對于用戶已有的用74系列器件設計的數字電路,用戶可根據原有的電路圖很方便地用Quartus II設計出適用FPGA/CPLD的電路來。 EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平例3.1 用74151設計一個三人表決電路。三人表決電路的真值表如下: abcy00000010010001111000101111011111EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平其最小項表達式是:根據y的最小項表達式,就可知道使用74151設計的三人表決電路的原理圖。 EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平同時,波形仿真結果如下:EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平例3.2 用兩塊74161設計一個五十進制的計數器。 74161是4位二進制加法計數器,將兩塊74161可得八位二進制加法計數器。其模是256。如果計數器從開始0計數,要構成五十進制的計數器,當計數器的值計到十進制數49即二進制數00110001時,要讓兩塊74161的同步置數端有效,使兩塊74161同時置零。根據此要求設計電路如下圖。EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平其仿真波形如圖: EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平【重點提示】在原理圖輸入法中,有三種元件之間的連線,節點(node)、總線(bus)和一般的不是節點和總線的連線。當將鼠標放到元件的可連接處,將會出現一十字形,這時按下鼠標左鍵畫線,默認為節點。若要畫總線,可先畫節點,然后用鼠標按住連線右擊鼠標,選擇bus line,將其改為總線即可。要畫一般連線可使用左邊工具箱中的line tool工具畫線。亦可使用左邊工具箱中的orthog- onal node tool或orthogonal bus tool工具畫直角的節點或總線。節點或總線可通過用鼠標左鍵選擇后,輸入其名字加以命名。 EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平 隨著設計的數字系統越來越復雜,系統中每個模塊都要從頭開始設計是非常困難的。IP(Intellectual Property)即知識產權的出現使得設計過程變得簡單得多。IP核是指將一些在數字電路中常用但比較復雜的功能塊,設計成參數可修改的模塊,讓其他用戶可以直接調用這些模塊。用戶可以在自己的FPGA設計中使用這些嚴格測試和優化過的模塊,減少設計和調試時間,降低開發成本,提高開發效率。 3.2原理圖輸入法中LPM函數的應用 EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平IP包括基本宏功能(Megafuncition/PLM)和(MegaCore)兩種,在Altera的開發工具Quatrus II中,有一些內帶的基本宏功能(Megafuncition/PLM)可供用戶使用,本節主要介紹這些Quatrus II內帶的基本宏功能?;竞旯δ芸稍谠韴D設計輸入法中使用,也可在HDL設計輸入法中使用,本節介紹的是基本宏功能在原理圖設計輸入法中使用,后者在第五章再做介紹。 EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平一、Quatrus II中內帶基本宏功能介紹類型描述基本宏功能算術組件包括累加器、加法器、乘法器和LPM算術函數altaccumulate lpm_abs altfp_mult lpm_add_sub altmemmult lpm_compare altmult_accum lpm_counter altmult_add lpm_divide altsqrt lpm_mult altsquare parallel_add divide 門包括多路復用器和LPM門函數busmux lpm_inv lpm_and lpm_mux lpm_bustri lpm_or lpm_clshift lpm_xor lpm_constant mux lpm_decode存儲器編譯器FIFO partitioner altcsmem (FIFO partitioner)EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平I/O組件包括時鐘數據恢復、鎖相環、雙數據速率、千兆位收發器塊LVDS收發器、PLL重新配置和遠程更新宏功能模塊altcdr_rx altdqs altcdr_tx altgxb altclkctrl altlvds_rx altclklock altlvds_tx altddio_bidir altpll altddio_in altpll_reconfig altddio_out altremote_update altdq altufm_oscSignalTap II邏輯分析組件SignalTap II Logic Analyzer Megafunctionsld_signaltap存儲組件存儲器、移位寄存器宏模塊和LPM存儲器函數alt3pram scfifo altcam lpm_ff altdpram lpm_fifo altqpram lpm_fifo_dc altshift_taps lpm_latch altsyncram lpm_ram_dp altufm_i2c lpm_ram_dq altufm_none lpm_ram_io lpm_rom altufm_spi lpm_shiftreg csdpram lpm_dff csfifo lpm_tff dcfifo altufm_parallelEDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平例3.4 lpm_mult 宏函數應用二、基本宏功能應用實例EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平通過編譯仿真,其仿真波形如圖 :EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平例3.5 lpm_counter 宏函數應用EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平波形仿真結果:EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平例3.6 lpm_bustri 宏函數應用 EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平通過編譯仿真,其仿真波形如下圖。EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平例3.7 lpm_fifo 宏函數應用EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平通過編譯仿真,其仿真波形如圖 :EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平 層次化設計也稱“自頂向下”設計方法,即將一個大的設計項目分解為若干子項目或若干層次來完成。劃分是從頂層由高往下,而設計則可先設計底層的電路,然后在高層次的設計中,逐級調用低層次的設計結果。原理圖輸入法可很方便地進行層次化設計。一般層次化設計法用于較大的項目,但由于篇幅的原因,下面用一個不是很大的項目來說明層次化設計法。 3.3原理圖輸入法中的層次化設計 EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平例3.8 用層次化設計設計一個兩位二進制數乘法器。1.系統分析兩位二進制數相乘,最多可得四位二進制數,系統可分解為兩個半加器和幾個與門聯結而成。 2.底層電路半加器設計 EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平半加器電路真值表absc0000011010101101 由半加器的真值表可得,半加器的邏輯表達式如下: s = a XOR b c = a AND b EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平根據半加器的邏輯表達式,可按下圖設計hadd.bdf文件。把hadd.bdf文件存放到文件夾hadd內,并以此文件建立工程,編譯通過,執行File =>Greate/Update => Greate Symbol Files for Current File命令,生成符號hadd.bsf。 EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平3.頂層電路兩位二進制數乘法器設計根據系統分析所得結論,可按后頁圖設計兩位二進制數乘法器電路。新建一個工程文件夾mult2,把hadd.bdf、hadd.bsf文件放入其中,新建一個原理圖文件,使用插入符號命令,出現選擇符號的界面,選擇hadd.bsf將它放置于原理圖編輯區中,以mult2.bdf命名并保存到mult2文件夾中。以此文件新建工程。調出有關其他元件并按下圖連線,保存、編譯并通過仿真。 EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平通過編譯仿真,其仿真波形如圖 : 本例的底層電路符號用原理圖設計輸入法設計后生成,還可以用以后介紹的文本設計輸入法設計后生成,這樣的設計方法稱混合設計輸入法。 EDA技術與VHDL實用教程作者: 蘇莉萍 陳東 廖超平本章小結Quartus II原理圖輸入法深入原理圖輸入法中Max+plusII老式宏函數的應用原理圖輸入法中LPM函數的應用原理圖輸入法中的層次化設計
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