原理图输入法EDA设计流程Z

数字电子技术实验教程 EDA技术 技术
第一讲
原理图输入法设计流程
1.1 传统数字电路设计技术存在的问题
1.低速。 低速。 低速 2.设计规模小。 设计规模小。 设计规模小 3.分析技术无法适应需要。 分析技术无法适应需要。 分析技术无法适应需要 4. 效率低成本高。 效率低成本高。 5.可靠性低。 可靠性低。 可靠性低 6.体积大功耗大。 体积大功耗大。 体积大功耗大 7.功能有限。。 功能有限。。 功能有限 8.无法功能升级。 无法功能升级。 无法功能升级 9.知识产权不易保护。 知识产权不易保护。 知识产权不易保护
1.4.5 全程编译
图1-16 全程编译后出现报错信息
1.4.6 逻辑功能测试
（1）打开波形编辑器。 ）打开波形编辑器。
图1-17 选择编辑矢量波形文件
图1-18 波形编辑器
1.4.6 逻辑功能测试
（2）设置仿真时间区域。 ）设置仿真时间区域。
图1-19 设置仿真时间长度
1.4.6 逻辑功能测试
图1-27 Assignment Editor编辑器表格式引脚锁定对话框 编辑器表格式引脚锁定对话框
1.5.2 对FPGA编程配置 编程配置
（1）打开编程窗和配置文件。 ）打开编程窗和配置文件。
图1-28 选择编程下载文件和下载模式
1.5.2 对FPGA编程配置 编程配置
（2）设置编程器。 ）设置编程器。
（3）波形文件存盘。 ）波形文件存盘。
图1-20 vwf激励波形文件存盘 激励波形文件存盘
1.4.6 逻辑功能测试
的端口信号名选入波形编辑器中。 （4）将工程 ）将工程EXAMP1的端口信号名选入波形编辑器中。 的端口信号名选入波形编辑器中
图1-21 向波形编辑器拖入信号节点
1.4.6 逻辑功能测试
利用“ 图1-8 利用“New Preject Wizard”创建工程 创建工程 EXAMP1
1.4.2 创建工程
（2）将设计文件加入工程中。 ）将设计文件加入工程中。
图1-9 将所有相关的文件都加入进此工程
1.4.2 创建工程
（3）选择目标芯片。 ）选择目标芯片。
选择目标器件EP2C8Q208C8 图1-10 选择目标器件
1.2.3 综合
C、ASM… 程序
软件程序编译器 COMPILER （A）软件语言设计目标流程 （a）
CPU指令/数据代码： 010010 100010 1100
VHDL/VERILOG 程序
硬件描述语言综合器 COMPILER SYNTHESIZER （B）硬件语言设计目标流程 （b）
J D
Q
Q
1.2.2 硬件描述语言
硬件描述语言VHDL和VerilogHDL在现在 和 在现在EDA设计 硬件描述语言 在现在 设计 中使用最多，也拥有几乎所有的主流EDA工具的支持。 工具的支持。 中使用最多，也拥有几乎所有的主流 工具的支持 VHDL在电子设计领域得到了广泛应用。 在电子设计领域得到了广泛应用。 在电子设计领域得到了广泛应用 能将以VHDL语言描述数字系统的程序“翻译”成数 语言描述数字系统的程序“翻译” 能将以 语言描述数字系统的程序 字电路结构图文件的软件工具称为VHDL综合器。 综合器。 字电路结构图文件的软件工具称为 综合器
1.2 现代数字系统自动设计流程
1.2.1 设计输入
应用于FPGA/CPLD的EDA开发流程 图1-1 应用于 的 开发流程
1.2.1 设计输入
原理图输入 1. 图形输入 状态图输入 波形图输入
2. HDL文本输入 文本输入
将使用了某种硬件描述语言(HDL) 将使用了某种硬件描述语言 的电路设计文本， 的电路设计文本，如VHDL或 或 Verilog的源程序，进行编辑输入。 的源程序， 的源程序 进行编辑输入。
1.4.2 创建工程
（4）工具设置。 ）工具设置。 （5）结束设置。 ）结束设置。
图1-11 EXAMP1工程管理窗 工程管理窗
1.4.3 功能分析
图1-12 74138的真值表 的真值表
1.4.4 编译前设置
（1）选择FPGA目标芯片。 ）选择 目标芯片。 目标芯片
选择目标器件EP2C5T144C8 图1-13 选择目标器件
1.3 QuartusII简介 简介
图1-3 Quartus II设计流程 设计流程
1.4 原理图输入设计实例
1.4.1 电路原理图编辑输入
（1）新建一个文件夹。 ）新建一个文件夹。 （2） 打开原理图编辑窗。 ） 打开原理图编辑窗。
图1-4 选择编辑文件类型
1.4.1 电路原理图编辑输入
（2） 打开原理图编辑窗。 ） 打开原理图编辑窗。
图1-24 仿真波形输出
1.4.6 逻辑功能测试
（8）观察仿真结果。 ）观察仿真结果。
图1-25 AI与SO的延时波形显示 与 的延时波形显示
1.5 硬件测试
5.5.1 引脚锁定
所示电路于EP2C5T144内的引脚锁定情况 图1-26 图1-4所示电路于 所示电路于 内的引脚锁定情况
1.5.1 引脚锁定
1.4.4 编译前设置
（2）选择配置器件的工作方式。 ）选择配置器件的工作方式。
图1-14选择配置器件的工作方式 选择配置器件的工作方式
（3）选择配置器件和编程方式。 ）选择配置器件和编程方式。
（4）选择目标器件闲 ） 置引脚的状态。 置引脚的状态。
（5）双功能引脚选择。 ）双功能引脚选择。
图1-15 选择配置器件型号和压缩方式
图1-29加入编程下载方式 加入编程下载方式
图1-30 双击选中的编程方式名
（3）硬件测试。 ）硬件测试。
（4）编程配置器件。 ）编程配置器件。
实
验
使用QuartusII完成设计。包括创建工程、在原理图编辑窗中绘制电 完成设计。包括创建工程、 使用 完成设计 路、全程编译、对设计进行时序仿真、根据仿真波形说明此电路的功能、 全程编译、对设计进行时序仿真、根据仿真波形说明此电路的功能、 引脚锁定编译、编程下载于FPGA中，进行硬件测试。完成实验报告。 引脚锁定编译、编程下载于 中 进行硬件测试。完成实验报告。 1-1． 血型合格鉴定电路的设计及验证 ． 1-2． 码制转换电路设计及验证 ． 设计一个8421码和 码和2421码相互转换的逻辑电路 设计一个 码和 码相互转换的逻辑电路 1-3. 2位二进制乘法器设计及验证 位二进制乘法器设计及验证
K
为ASIC设计提供的电路网表文件
计算机软/硬件描述语言编译 硬件描述语言编译/综合工具的不同之处 图1-2 计算机软 硬件描述语言编译 综合工具的不同之处
1.2.4 适配
1.2.5 时序仿真与 功能仿真
Байду номын сангаас
1.2.6 编程下载
1.2.7 硬件测试
应用于FPGA/CPLD的EDA开发流程 图1-1 应用于 的 开发流程
图1-5 打开原理图编辑窗
（3）编辑构建电路原理图。 ）编辑构建电路原理图。
调入需要的宏功能元件（ 图1-6 调入需要的宏功能元件（Symbol）74138 ）
（3）编辑构建电路原理图。 ）编辑构建电路原理图。
图5-7
示例电路图
（4）文件存盘。 ）文件存盘。
1.4.2 创建工程
（1）打开建立新工程管理窗。 ）打开建立新工程管理窗。
（5）编辑输入波形（输入激励信号）。 ）编辑输入波形（输入激励信号）。
图1-22设置好的激励波形图 设置好的激励波形图
1.4.6 逻辑功能测试
（6）仿真器参数设置。 ）仿真器参数设置。
图1-23 选择仿真约束和控制
1.4.6 逻辑功能测试
（7）启动仿真器。 ）启动仿真器。
（8）观察仿真结果。 ）观察仿真结果。