第2章 原理图输入设计.ppt

第2章 原理图输入设计,【学习目标】 通过本章学习，了解 QuartusⅡ软件开发流程、QuartusⅡ软件的特点和QuartusⅡ软件用户界面；掌握QuartusⅡ软件的基本操作、EDA技术中的简单原理图设计方法和较复杂的原理图设计开发方法2.1 Quartus Ⅱ软件介绍,QuartusⅡ是Altera公司的综合性的PLD开发软件，支持原理图、VHDL、Verilog-HDL以及AHDL(Altera Hardware Description Language)等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程2.1 Quartus Ⅱ软件介绍,此外，QuartusⅡ通过和DSP Builder工具与Matlab／Simulink相结合，可以直接实现各种DSP应用系统；支持Altera的片上可编程系统(SOPC)的开发，集系统级设计、嵌入式软件开发和可编程逻辑设计于一体，是一种综合性的开发平台2.1 Quartus Ⅱ软件介绍,2.1.1 QuartusⅡ 软件开发流程 QuartusⅡ的 设计流程 如图2.1所示。

图2.1 QuartusⅡ的设计流程,2.1 Quartus Ⅱ软件介绍,2.1.2 QuartusⅡ软件的特点 1．编译增强特性提高了设计效率 QuartusⅡ编译增强特性为高密度FPGA提供最高效的增强型设计方法，通过LogicLock设计流程，设计人员可以针对独立的设计分区进行优化，对于没有改动的分区则保留其性能不变，从而提高时序逼近效率，将设计编译时间缩短了近70%2.1 Quartus Ⅱ软件介绍,2．更快集成IP QuartusⅡ设计软件含有SOPC Buider工具SOPC Builder是QuartusⅡ特有的软件工具，能够快速方便地构建、评估嵌入式系统 SOPC Builder的特点如下：集成了来自Altera以及AMPP合作伙伴的现成IP在系统中生成自己的可重复使用的定制元件根据每个系统的需求，生成HDL，构建最佳互连架构2.1 Quartus Ⅱ软件介绍,输出系统测试组件输出生成系统基于存储器映射和组成的定制软件开发套件(SDK) SOPC Builder使设计者能够集中精力在用户逻辑设计上，无需手工完成系统集成任务从而提升了系统性能。

2.1 Quartus Ⅱ软件介绍,3．在设计周期的早期就对IO引脚进行 分配和确认 QuartusⅡ软件可以进行预先的I／O分配和确认操作(无论顶层的模块是否已经完成)，这样就可以在整个设计流程中尽早开始印制电路板(PCB)的布线设计工作2.1 Quartus Ⅱ软件介绍,4．功率分析和优化 QuartusⅡ软件的PowerPlay技术可以使设计者对动态和静态功耗进行精确地分析和优化PowerPlay功率分析功能产生详细的报告，指明哪种器件结构甚至是设计层次模块消耗了最大的热墩量2.1 Quartus Ⅱ软件介绍,5.存储器编译器 用户可以使用QuartusⅡ软件中提供的存储器编译器的功能对Altera FPGA中的嵌入式存储器进行轻松管理2.1 Quartus Ⅱ软件介绍,6.支持CPLD/FPGA和基于HardCopy的 ASlC 除了CPLD和FPGA以外，QuartusⅡ软件还使用和FPGA设汁完全相同的设计工具、IP和验证方式支持HardCopy结构化ASIC2.1 Quartus Ⅱ软件介绍,7．使用全新的命令行和脚本功能 自动化设计流程 用户可以使用命今行或QuartusⅡ软件中的图形用户界面(GUI)独立运行QuartusⅡ软件中的综合、布局布线、时序分析以及编程等模块。

2.1 Quartus Ⅱ软件介绍,2.1.3 QuartusⅡ的图形用户界面,图2.2 Quartus II用户界面,2.1 Quartus Ⅱ软件介绍,界面主要包含了项目导航栏、编辑输入窗口、状态栏及消息窗口四个部分 1．Project navigator窗口 项目导航窗口，包括3个可以切换的标签：Hierarchy标签用于层次显示，提供了逻辑单元、寄存器、存储器使用等信息；File和Design Units标签提供了工程文件和设计单元的列表2.1 Quartus Ⅱ软件介绍,2．编辑输入窗口 设计输入的主窗口，原理图、HDL语言编译、仿真的报告等都在这里显示 3．Status窗口 状态窗口，用以显示各系统运行阶段的度 4．Massage窗口 消息窗口，实时提供系统消息、警告及相关错误信息等2.2 用原理图方法设计2-4译码器,2.2.1 2-4译码器电路输入与编辑1．建立工程（1）建立工程文件 首先在硬盘上建立工作文件夹，例如：2_4decoder单击“File ”菜单下的“New Project Wizard…”命令，如图2.3所示。

2.2 用原理图方法设计2-4译码器,,图2.3 建立新工程,2.2 用原理图方法设计2-4译码器,图2.4 指定工程的基本信息,2.2 用原理图方法设计2-4译码器,（2）选择需要加入的文件和库 单击图2.4中的“Next”按钮，此时，如果文件夹不存在的话，系统会提示用户是否创建该文件夹，选择“Yes”按钮后自动创建，接下来会弹出图2.5所示的对话框2.2 用原理图方法设计2-4译码器,没有需要添加的文件和库，直接单击 “Next”按钮即可图2.5 添加文件对话框,2.2 用原理图方法设计2-4译码器,（3） 选择目标器件 在弹出的对话框中选择目标器件，如图2.6所示本例中“Family”选项选择“ACEX1K”系列器件，在“Available devices”选项下选择“EP1K100QC208-3”选项，单击“Next”按钮目标器件选择完毕2.2 用原理图方法设计2-4译码器,图2.6 器件类型设置,2.2 用原理图方法设计2-4译码器,（4）选择第三方EDA工具 界面如图2.7所示，用户可以选择所用到的第三方工具如ModleSim、Synplify等。

本例中并没用调用第三方工具，直接单击“Next”按钮即可2.2 用原理图方法设计2-4译码器,图2.7 EDA工具设置,2.2 用原理图方法设计2-4译码器,（5） 结束设置 单击图2.7中的“Next”按钮后进入最后确认的对话框，如图2.8所示从图中可以看到建立的工程名称、选择的器件和选择的第三方工具等信息，如果无误的话，单击“Finish”按钮，出现如图2.9所示的窗口，在资源管理窗口中可以看到新建的名称“2_4decoder”工程2.2 用原理图方法设计2-4译码器,图2.8 工程信息概要,2.2 用原理图方法设计2-4译码器,图2.9 完成工程配置后的显示,2.2 用原理图方法设计2-4译码器,2. 建立原理图文件 （1）建立原理图/图表模块文件 在图2.9所示的界面中建立原理图/图表模块文件单击“File”菜单下的“New”命令（或者用快捷键Ctrl+N），弹出新建对话框，如图2.10所示在“Device Design Files”对话框选择原理图/图表模块文件，双击“Block Diagram/Schematic File”选项,2.2 用原理图方法设计2-4译码器,（或者选中该项后单击 “OK”按钮）后建立文件成功，生成编辑器界面如图2.11所示。

图2.10 新建原理图/图表模块文件,2.2 用原理图方法设计2-4译码器,图2.11 图形编辑窗口,2.2 用原理图方法设计2-4译码器,图2.12 选择元器件,2.2 用原理图方法设计2-4译码器,(2) 放置元件符号 在如图2.11所示的图形编辑窗口的空白处双击鼠标左键（或者在编辑工具栏中单击工具）弹出如图2.12所示的选择电路符号对话框，选中 “primitives”→“logic”→“and2”（或者在“Name”输入编辑框中输入“and2”）后，单击“OK”按钮2.2 用原理图方法设计2-4译码器,图2.13 摆放与门,2.2 用原理图方法设计2-4译码器,将二输入与非门的符号移动到合适的位置放置，如图2.13所示同理，在图形编辑窗口中放置2-4译码器的其他元件及两个input和四个output符号，如图2.14所示2.2 用原理图方法设计2-4译码器,图2.14 摆放好所有元器件,2.2 用原理图方法设计2-4译码器,(3)连接各元器件并命名 原理图和图表模块编辑时所用到的工具按钮，如图2.15所示。

熟悉这些工具的基本性能，可以大大提高设计速度图2.15 编辑工具按钮,2.2 用原理图方法设计2-4译码器,双击pin_name使其衬底变黑后，输入相应的端口名（或者双击input，弹出“Pin Properties”对话框，在“Pin name”一栏里填上名字）用相同的方法将其它输入、输出信号命名，完成的2-4译码器原理图如图2.16所示2.2 用原理图方法设计2-4译码器,图2.16 2-4译码器原理图,2.2 用原理图方法设计2-4译码器,(4)保存文件 在图2.16界面中单击保存文件按钮 在默认情况下，“文件名（N）”的文本编辑框中为工程的名称“2_4decoder”，单击“保存”按钮即可保存文件2.2 用原理图方法设计2-4译码器,2.2.2 2-4译码器的综合 在图2.16界面中单击水平工具条上的 编译按钮 ，开始编译，并伴随着进度不断地变化，编译完成后显示的窗口如图2.17所示，单击“确定”按钮2.2 用原理图方法设计2-4译码器,图2.17 编译完成,2.2 用原理图方法设计2-4译码器,2.2.2 2-4译码器的仿真 1.建立矢量波形文件 在图2.17所示界面中，单击“File”选项下的“New”命令，在弹出“New”对话框中选择“Other File”页面，如图2.18所示，选择“Vector Waveform File”选项后单击“OK”按钮，弹出如图2.19所示的矢量波形编辑窗口。

2.2 用原理图方法设计2-4译码器,图2.18 建立矢量波形文件,2.2 用原理图方法设计2-4译码器,图2.19 矢量波形编辑窗口,2.2 用原理图方法设计2-4译码器,2.添加端口或节点 （1）在如图2.19显示的界面中，双击“Name”下方的空白处，弹出“Insert Node or Bus”对话框如图2.20所示单击对话框的“Node Finder…”按钮后，弹出的“Node Finder…”对话框，将filter项设置为Pins:all，如图2.21所示2.2 用原理图方法设计2-4译码器,图2.20 “Insert Node or Bus”对话框,2.2 用原理图方法设计2-4译码器,图2.21 “Node Finder…”对话框,2.2 用原理图方法设计2-4译码器,（2） 在图2.21界面中单击“List”按钮，则会在“Node Found”中列出设计中的引脚号，如图2.22所示图2.22 列出输入/输出节点,2.2 用原理图方法设计2-4译码器,。