Практическая работа №1 Тема: приобретение навыков работы с сапр




Скачати 77.98 Kb.
НазваПрактическая работа №1 Тема: приобретение навыков работы с сапр
Дата конвертації14.07.2013
Розмір77.98 Kb.
ТипПрактическая работа
mir.zavantag.com > Право > Практическая работа
Практическая работа №1
Тема: приобретение навыков работы с САПР Quartus II. Работа с графическим редактором и редактором временных диаграмм. Компиляция и симуляция работы цифрового устройства.
Цель: изучение способов создания цифровых устройств с помощью графического редактора среды Quartus II.
Программируемые логические интегральные схемы – ПЛИС являются одними из самых перспективных элементов цифровой схемотехники. ПЛИС представляет собой кристалл, на котором расположено большое количество простых логических элементов. Изначально эти элементы не соединены между собой. Соединение элементов (превращение разрозненных элементов в электрическую схему) осуществляется с помощью электронных ключей, расположенных в этом же кристалле. Электронные ключи управляются специальной памятью, в ячейки которой заносится код конфигурации цифровой схемы. Таким образом, записав в память ПЛИС определенные коды, можно собрать цифровое устройство любой степени сложности (это зависит от количества элементов на кристалле и параметров ПЛИС). В отличие от микропроцессоров, в ПЛИС можно организовать алгоритмы цифровой обработки на аппаратном (схемном) уровне. При этом быстродействие цифровой обработки резко возрастает. Достоинствами технологии проектирования устройств на основе ПЛИС являются:

  • минимальное время разработки схемы (нужно лишь занести в память ПЛИС конфигурационный код);

  • в отличие от обычных элементов цифровой схемотехники здесь отпадает необходимость в разработке и изготовлении сложных печатных плат;

  • быстрое преобразование одной конфигурации цифровой схемы в другую (замена кода конфигурации схемы в памяти);

  • для создания устройств на основе ПЛИС не требуется сложное технологическое производство. ПЛИС конфигурируется с помощью персонального компьютера на столе разработчика.

Одним из мировых лидеров по производству ПЛИС является фирма Altera. Для создания цифровых устройств на основе своих изделий Altera разработала специальную программную среду Quartus II. Эта среда позволяет:

  • с помощью графического редактора ввести в память персонального компьютера электрическую схему;

  • проверить и исправить ошибки;

  • определить параметры и характеристики разработанного устройства;

  • сформировать файл конфигурации для конкретной ПЛИС;

  • загрузить этот файл в память интегральной схемы

Работа в среде Quartus II начинается с действий, которые называют созданием проекта. Запускаем Qurtus II.


Рис. 1

Создаем новый проект. Для этого выбираем пункт меню File\New Project Wizard.



Рис. 2

Появляется диалоговое окно мастера создания проекта.



Рис. 3

Нажимаем кнопку Next.



Рис. 4

Выбираем папку, где будет размещен проект. Выбираем c:\altera\not_sim. И указываем название

проекта, например, notprim.



Рис. 5

Quartus II спрашивает, можно ли создать папку, которая не существует. Отвечаем: конечно же "Да". Нажимаем кнопку Finish. Чтобы создать новый файл, принадлежащий созданному нами проекту, выбираем пункт меню File\New.



Рис. 6
Чтобы создать новый файл, принадлежащий созданному нами проекту, выбираем пункт меню File\New.



Рис. 7

Нужно создать файл, описывающий наше устройство. Это Device Design File. Выбираем Block Diagram\Schematic File.



Рис. 8

Сохраним новый файл под именем notprim.bdf.

В поле графического редактора схем нажимаем правую кнопку мыши и в выпадающем меню выбираем пункты Insert\Symbol - вставить элемент. Далее, из библиотеки примитивов Quartus II, выбираем нужный нам логический элемент (\primitives\logic\not), входы и выходы (\primitives\pin\input и \primitives\pin\output). Открыть библиотеки Quartus II можно также двойным кликом левой кнопки мыши в поле графического редактора.



Рис. 9

В графическом редакторе можно кликать на элементы и выделять их. Комбинации клавиш Ctrl+C Ctrl+V позволяют копировать и вставлять выделенные участки схемы или отдельные её элементы.



Рис. 10

Выбрав на панели инструментов Orthogonal Node Tool можно рисовать провода, соединяя соответствующие элементы и получая тем самым схему устройства (инвертора).



Рис. 11

Собрав схему переименуем её входы и выходы. Это можно сделать кликом правой кнопки мыши на элементе и выбрав пункт меню свойства Properties или же двойным кликом левой кнопки мыши на элементе. Обозначим вход инвертора как X, а выход как Y.



Рис. 12

Создание проекта почти завершено – можно пытаться симулировать его.

Обратите внимание, что тип микросхемы для нашего проекта не был задан. На самом деле назначить тип микросхемы и конкретные номера ножек для входов и выходов очень важно, если в конечном счете вы собираетесь зашить проект в чип CPLD или загрузить в FPGA. Поскольку мы собираемся провести просто логическую симуляцию, то нам все равно на какой микросхеме это делать. Поэтому эти шаги были пропущены.

Перед симуляцией проект следует откомпелировать. Выбираем пункты меню Processing\Start Compilator.



Рис. 13

Симуляция бывает временной и функциональной. Функциональная симуляция позволяет проверять лоргику работы схемы. С ее помощью можно убедится, что проект может и должен работать так как задумано. Временная симуляция позволяет увидеть сигналы с учетом всех возникающих, задержек сигнала между элементами, входами и выходами.

Создадим файл для симуляции. В нем будем описывать входные сигналы. Выбираем пункт меню File\New и затем в появившемся диалоге Verification\Other Files\Vector Waveform File.



Рис. 14



Рис. 15

Сохраним наш файл симуляции под именем, например, notprim.vwf.



Рис. 16

Необходимо выбрать сигналы, которые будем определять. Кликом правой клавиши мыши на левой панели Names и в выпадающем меню выбираем пункт Insert\Insert Node or Bus.



Рис. 17

Появилось диалоговое окно. В нем вы можете набрать имя выхода какого-нибудь сигнала или элемента. Воспользуемся поиском сигнала в проекте, нажав кнопку Node Finder.



Рис. 18

Появляется диалоговое окно для поиска сигналов в проекте Node Finder. В поле Look in указано имя нашего проекта – в нем будет идти поиск сигнала. В поле Named можно задать часть имени сигнала. Например, вы ищите в проекте выход модуля с именем data, но в поекте несколь модулей с таким именем. Тогда для поиска в этом поле Named укажите *data*. Потом нажмите кнопку List (произвести поиск) и в таблице Nodes Found будет показан список всех модулей содержащих такой сигнал. Если указано просто *, то значит, что нас интересуют вообще все сигналы, не зависимо от имени. В поле Filter можно из списка выбрать тип сигналов для поиска. Выберем Pins: All, т.е. нас интересуют физические входы и выходы микросхемы. Нажимаем кнопку List и видим список входов и выходов. Выбираем все нужные нам сигналы слева в таблице найденных сигналов Nodes Found и переносим их вправо в таблицу выбранных сигналов Selected Nodes. Нажимаем OK. Получаем:



Рис. 19



Рис. 20

Прежде чем редактировать сами сигналы нужно задать временную сетку (для удобства рисования). Для этого зайдите в пункт меню Edit\Grid Size. Еще нужно задать длительность симуляции. Для этого зайдите в пункт меню Edit\End Time.

Редактировать входные сигналы проекта можно с помощью кнопок панели иснтрументов. Например, выбираем сигнал Х и нажимаем кнопку Forsing High(1). Таким образом входной сигнал становится логической единицей на всем отрезке времени. Выделяя левой кнопкой мыши отдельные отрезки с помщью Forsing Low(0) (логический ноль) и Forsing High(1), мы можем задать соотвествующий сигнал. Также сигнал можно рисовать с помщьюкнопки Waveform Eding Tool (средство для рисования) на панели инструментов.



Рис. 21

Симуляция состоит в том, чтобы проверить как можно больше выжных возможных комбинаций входных сигналов. Чем больше вариантов проверим, тем больше вероятность, что проект будет работать правильно. Аппаратный проект, как и программный, может содержать ошибки. Чем больше отсимулируете, тем больше уверенности, что критических ошибок в проекте нет.

Запускаем симулятор из пункта меню Processing\Start Simulation. После успешной симуляции можно рассмотреть сигналы на выходе.



Рис. 22
Примичание: можно задать тип симуляции. Для этого нужно зайти в меню Assignment\Setting\Simulator Setting. Например, можно было бы задать тип симуляции Functional, т.е. функциональная (если нас интересовала бы именно логика работы, а не временные задержки внутри чипа).

Задание


    1. Соберите и просимулируйте двухвходовую схему «Конъюнкция».

    2. Соберите и просимулируйте двухвходовую схему «Дизъюнкция».

    3. Соберите и просимулируйте схему «Стрелка Пирса».

    4. Соберите и просимулируйте схему «Штрих Шеффера».

    5. Соберите и просимулируйте схему «Сумма по модулю два».

    6. Соберите и просимулируйте схему «Импликация».

    7. Соберите и просимулируйте схему «Эквиваленция».

    8. Соберите и просимулируйте схему «Отрицание импликации».

    9. Соберите и просимулируйте схему «Обратная импликация».

    10. Соберите и просимулируйте схему «Отрицание обратной импликации».


Контрольные вопросы


  1. Расскажите что такое ПЛИС.

  2. Расскажите о преимуществах ПЛИС.

  3. Что такое файл конфигурации ПЛИС?

  4. Каково назначение системы автоматизированного проектирования Quartus II?

  5. Расскажите о этапах создания проекта в системе Quartus II.


Приложение 1
Соответствия отечественных обозначений элементов и обозначений в Quartus II.

^ Название элемента

Отечественное обозначение

Название элемента в Quartus

Обозначение в Quartus

«И»



and



«И-НЕ»



nand



«ИЛИ»



or



«ИЛИ-НЕ»



nor



«ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ
ИЛИ»



xor



«ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ
ИЛИ-НЕ»



xnor



«НЕ»



not








Схожі:

Практическая работа №1 Тема: приобретение навыков работы с сапр iconПрактическая работа №3 Тема: приобретение навыков работы с сапр
Тема: приобретение навыков работы с сапр quartus II. Работа с графическим редактором и редактором временных диаграмм. Компиляция...
Практическая работа №1 Тема: приобретение навыков работы с сапр iconПрактическая работа №5 Тема: приобретение навыков работы с сапр
Тема: приобретение навыков работы с сапр quartus II. Создание блок-схемы. Создание описания на языке Verilog hdl
Практическая работа №1 Тема: приобретение навыков работы с сапр iconПрактическая работа № Работа с диагностической программой общего назначения
Цель работы: знакомство с классификацией и возможностями диагностических программам общего и специального назначения, приобретение...
Практическая работа №1 Тема: приобретение навыков работы с сапр iconЛабораторная работа
Приобретение студентами практических навыков описания бизнес процессов предприятия на основе стандарта ide получение навыков работы...
Практическая работа №1 Тема: приобретение навыков работы с сапр iconЛабораторная работа №1
Цель работы : Изучение основных элементов рабочего стола и приобретение навыков работы с ними
Практическая работа №1 Тема: приобретение навыков работы с сапр iconЛабораторная робота №5
Приобретение практических навыков разработки сложных цифровых устройств с помощью сапр max+plus ii''
Практическая работа №1 Тема: приобретение навыков работы с сапр iconЛабораторная работа №1 Тема : Планировка
Цель работы: закрепление теоретических знаний о функциональных процессах подготовительного производства, применяемых подъемно-транспортных...
Практическая работа №1 Тема: приобретение навыков работы с сапр iconПрактическая работа №4 Тема: Файлы. Характеристики файлов
Имя может быть до 255 символов и нести логическое направление. Например: Практическая работа №4. Которое характеризует содержимое...
Практическая работа №1 Тема: приобретение навыков работы с сапр iconПрактическая работа №6 Тема: управление процессами
Цель: Изучить организацию размещения файлов на диске и технологию работы с ними в ntfs
Практическая работа №1 Тема: приобретение навыков работы с сапр iconПрактическая работа №6 Тема: компиляция проекта в с сапр
Цель: изучение основных параметров компилятора, рассмотрение определения семейства и типа плис, определения режима компиляции, определения...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Школьные материалы


База даних захищена авторським правом © 2013
звернутися до адміністрації
mir.zavantag.com
Головна сторінка