數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與Verilog課件第3章

第3章QuartusII集成開(kāi)發(fā)工具基于QuartusII進(jìn)行EDA設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的流程

3.1QuartusII原理圖設(shè)計(jì)1.為本項(xiàng)工程設(shè)計(jì)建立文件夾

2.輸入設(shè)計(jì)項(xiàng)目和存盤元件輸入對(duì)話框

3.將設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)置成可調(diào)用的元件將所需元件全部調(diào)入原理圖編輯窗并連接好

4.設(shè)計(jì)全加器頂層文件

連接好的全加器原理圖f_adder.bdf

5.將設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)置成工程和時(shí)序仿真f_adder.bdf工程設(shè)置窗

5.將設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)置成工程和時(shí)序仿真加入本工程所有文件

5.將設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)置成工程和時(shí)序仿真

全加器工程f_adder的仿真波形

3.2QuartusII的優(yōu)化設(shè)置

1.Setting設(shè)置

在QuartusII軟件菜單欄中選擇“Assignments”中的“Setting…”就可打開(kāi)一個(gè)設(shè)置控制對(duì)話框。可以使用Setting對(duì)話框?qū)こ?、文件、參?shù)等進(jìn)行修改，還可設(shè)置編譯器、仿真器、時(shí)序分析、功耗分析等等。

Settings對(duì)話框2.分析與綜合設(shè)置Analysis&SynthesisSettings項(xiàng)中包含有四個(gè)項(xiàng)目：VHDLInputVerilogHDLInputDefaultParametersSynthesisNetlistOptimization作為QuartusII的編譯模塊之一，Analysis&Synthesis包括QuarutsIIIntegratedSynthesis集成綜合器，完全支持VHDL和VerilogHDL語(yǔ)言，并提供控制綜合過(guò)程的選項(xiàng)。支持Verilog-1995標(biāo)準(zhǔn)（IEEE標(biāo)準(zhǔn)1364-1995）和大多數(shù)Verilog-2001標(biāo)準(zhǔn)（IEEE1364-2001），還支持VHDL1987標(biāo)準(zhǔn)（IEEE標(biāo)準(zhǔn)1076-1987）和VHDL1993標(biāo)準(zhǔn)（IEEE標(biāo)準(zhǔn)1076-1993）。3.優(yōu)化布局布線

Setting對(duì)話框的FitterSettings頁(yè)指定控制時(shí)序驅(qū)動(dòng)編譯和編譯速度的選擇，如下圖所示。

FitterSettings選項(xiàng)頁(yè)moreFitterSettings選項(xiàng)頁(yè)

在CompilationReport中查看適配結(jié)果

在TimingClosureFloorplan中查看適配結(jié)果

在ChipEditor中查看適配結(jié)果3.3QuartusII的時(shí)序分析

全程編譯前時(shí)序條件設(shè)置界面

“MoreSettings…”中的設(shè)置

時(shí)序分析結(jié)果

3.4基于宏功能模塊的設(shè)計(jì)

Megafunction庫(kù)是Altera提供的參數(shù)化模塊庫(kù)。從功能上看，可以把Megafunction庫(kù)中的元器件分為：算術(shù)運(yùn)算模塊（arithmetic）邏輯門模塊（gates）儲(chǔ)存模塊（storage）IO模塊（I/O）3.4.1乘法器模塊算數(shù)運(yùn)算模塊庫(kù)

參數(shù)化乘法器lpm_mult宏功能模塊的基本參數(shù)表lpm_mult（1）調(diào)用lpm_mult（2）lpm_mult參數(shù)設(shè)置輸入輸出位寬設(shè)置乘法器類型設(shè)置（3）編譯仿真8位有符號(hào)乘法器電路功能仿真波形3.4.3

計(jì)數(shù)器模塊計(jì)數(shù)器輸出端口寬度和計(jì)數(shù)方向設(shè)置

計(jì)數(shù)器模和控制端口設(shè)置

更多控制端口設(shè)置模24方向可控計(jì)數(shù)器電路lpm_counter計(jì)數(shù)器功能仿真波形

參數(shù)化鎖相環(huán)宏模塊altpll以輸入時(shí)鐘信號(hào)作為參考信號(hào)實(shí)現(xiàn)鎖相，從而輸出若干個(gè)同步倍頻或者分頻的片內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)。與直接來(lái)自片外的時(shí)鐘相比，片內(nèi)時(shí)鐘可以減少時(shí)鐘延遲，減小片外干擾，還可改善時(shí)鐘的建立時(shí)間和保持時(shí)間，是系統(tǒng)穩(wěn)定工作的保證。不同系列的芯片對(duì)鎖相環(huán)的支持程度不同，但是基本的參數(shù)設(shè)置大致相同，下面便舉例說(shuō)明altpll的應(yīng)用。3.4.5鎖相環(huán)模塊（1）輸入altpll宏功能模塊選擇芯片和設(shè)置參考時(shí)鐘

鎖相環(huán)控制信號(hào)設(shè)置

輸入時(shí)鐘設(shè)置（2）編譯和仿真鎖相環(huán)電路功能仿真波形

ROM（ReadOnlyMemory，只讀存儲(chǔ)器）是存儲(chǔ)器的一種，利用FPGA可以實(shí)現(xiàn)ROM的功能，但其不是真正意義上的ROM，因?yàn)镕PGA器件在掉電后，其內(nèi)部的所有信息都會(huì)丟失，再次工作時(shí)需要重新配置。QuartusII提供的參數(shù)化ROM是lpm_rom，下面用一個(gè)乘法器的例子來(lái)說(shuō)明它的使用方法，這個(gè)例子使用lpm_rom構(gòu)成一個(gè)4位×4位的無(wú)符號(hào)數(shù)乘法器，利用查表方法完成乘法功能。3.4.6

存儲(chǔ)器模塊數(shù)據(jù)線、地址線寬度設(shè)置

控制端口設(shè)置添加.mif文件

如下圖所示是基于ROM實(shí)現(xiàn)的4位×4位的無(wú)符號(hào)數(shù)乘法器電路圖，其參數(shù)設(shè)置為：LPM_WIDTH=8LPM_WIDTHAD=8LPM_FILE=mult_rom.mif仿真結(jié)果3.4.7

其他模塊

Maxplus2庫(kù)主要由74系列數(shù)字集成電路組成，包括時(shí)序電路宏模塊和運(yùn)算電路宏模塊兩大類，其中時(shí)序電路宏模塊包括觸發(fā)器、鎖存器、計(jì)數(shù)器、分頻器、多路復(fù)用器和移位寄存器，運(yùn)算電路宏模塊包括邏輯預(yù)算模塊、加法器、減法器、乘法器、絕對(duì)值運(yùn)算器、數(shù)值比較器、編譯碼器和奇偶校驗(yàn)器。對(duì)于這些小規(guī)模的集成電路，在數(shù)字電路課程中有詳細(xì)的介紹。他們的調(diào)入方法和Megafunction庫(kù)中的宏模塊是一樣的，只是端口和參數(shù)無(wú)法設(shè)置。計(jì)數(shù)器74161設(shè)計(jì)舉例

模10計(jì)數(shù)器仿真結(jié)果模10計(jì)數(shù)器仿真波形3.1基于QuartusII軟件，用D觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)2分頻電路，并做波形仿真，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)4分頻和8分頻電路，做波形仿真。

。3.2基于QuartusII軟件，用7490設(shè)計(jì)一個(gè)能計(jì)時(shí)（12小時(shí)）、計(jì)分（60分）和計(jì)秒（60秒）的簡(jiǎn)單數(shù)字鐘電路。設(shè)計(jì)過(guò)程如下：（1）先用QuartusII的原理圖輸入方式，用7490連接成包含進(jìn)位輸出的模60的計(jì)數(shù)器，并進(jìn)行仿真，如果功能正確，則將其生成一個(gè)部件；（2）將7490連接成模12的計(jì)數(shù)器，進(jìn)行仿真，如果功能正確，也將其生成一個(gè)部件；（3）將以上兩個(gè)部件連接成為簡(jiǎn)單的數(shù)字鐘電路，能計(jì)時(shí)、計(jì)分和計(jì)秒，計(jì)滿12小時(shí)后系統(tǒng)清0重新開(kāi)始計(jì)時(shí)。（4）在實(shí)現(xiàn)上述功能的基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步增加其它功能，比如校時(shí)功能，能隨意調(diào)整小時(shí)、分鐘信號(hào)，增加整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能等。

習(xí)題33.3基于QuartusII軟件，用74161設(shè)計(jì)一個(gè)模99的計(jì)數(shù)器，個(gè)位和十位都采用8421BCD碼的編碼方式設(shè)計(jì)，分別用置0和置1兩種方法實(shí)現(xiàn)，完成原理圖設(shè)計(jì)輸入、編譯、仿真和下載整個(gè)過(guò)程。

3.4基于QuartusII軟件，用7490設(shè)計(jì)一個(gè)模71計(jì)數(shù)器，個(gè)位和十位都采用8421BCD碼的編碼方式設(shè)計(jì)，完成原理圖設(shè)計(jì)輸入、編譯、仿真和下載整個(gè)過(guò)程。

3.5基于QuartusII，用74283（4位二進(jìn)制全加器）設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)8位全加器，并進(jìn)行綜合和仿真，查看綜合結(jié)果和仿真結(jié)果。

習(xí)題

3.6基于QuartusII，用74194（4位雙向移位寄存器）設(shè)計(jì)一個(gè)“00011101”序列產(chǎn)生器電路，進(jìn)行編譯和仿真，查看仿真結(jié)果。

3.7基于QuartusII軟件，用D觸發(fā)器和適當(dāng)?shù)拈T電路實(shí)現(xiàn)一個(gè)輸出長(zhǎng)度為15的m序列產(chǎn)生器，進(jìn)行編譯和仿真，查看仿真結(jié)果。

習(xí)題

經(jīng)常不斷地學(xué)習(xí),你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量StudyConstantly,AndYouWillKno