
实验七、基于pld芯片的时序逻辑设计与实现i.ppt
18页实验七、基于PLD芯 片的时序逻辑设计与 实现I 1-1、原理图设计方法简介n原理图输入设计直观、便捷、操作灵活;nQuartusII已包含了数字电路的基本逻辑元件库(各 类逻辑门及触发器),宏功能元件库(几乎所有74 系列的器件);nQuartusII提供了原理图输入多层次设计的功能,使 得更大规模的电路系统设计变得简便n其实,原理图输入方法除了最初的输入方法稍有不 同,其余流程与VHDL文本输入法完全一致1-2、建立原理图设计文件n点击File/New,在弹出菜单中选择Device Design Files选项卡,再选择Block Diagram/Schematic File选项,单击OK后即打开原理图编辑窗口;n将该原理图设计文件存盘,后缀名为*.bdf;n在原理图编辑窗口中,可以通过鼠标左双击或右 单击后选择/Insert_Symbol,调出添加符号元件 的对话框;n在对话框中选择需要的元件放置在图纸上再连线1-3、原理图设计中常用基本元件的调用n绘制原理图需要的电源(Vcc)、地(Gnd),放置在 :c:/altera/quartus60/library/primitives/other中(C:/为软件的安装目录)n常用的基本逻辑门放置在: c:/altera/quartus60/library/primitives/logic中n74系列宏模块放置在: c:/altera/quartus60/library/others/maxplus2中n输入(input)、输出(output)端口放置在: c:/altera/quartus60/library/primitives/pin中n点击所需要的元件所在库左边的‘+’即可展开,再选择里 面的元件放置在图纸上;n如果知道基本元件名,可以在“name”窗口直接输入元件 名字就可以快速选择并放置元件了。
1-4、原理图设计中的基本操作及连线要点n元件的移动、选择、删除、旋转等基本操作;n如何画单数据线?如何画总线?n单数据线连接及标号定义方法;n总线连接及标号定义定义方法;如Q[30]表示一 个4位位宽输出的总线;n何种场合需要使用总线来连接?n为外部信号的输入、信号的输出添加端口,修改 端口名,对应芯片的实际引脚;1-5、如何将已有设计作为模块调用n原理图设计文件和VHDL设计文件都可以生成为原理 图中的一个符号,在高层次设计中调用;n对于VHDL等源程序文件,生成功能模块的方法如图 :n需要注意两点:¨转换好的元件必须存放在当前 工程的路径文件夹中; ¨也可以使用File/Creat Update/ Creat Symbol Files for current file, 来生成功能模块,但只能针对被 打开的当前文件1-6、原理图设计示例n利用基本逻辑门先设计半加器,再通过顶层调用, 使用所设计的半加器设计一个一位的全加器;n传统8位流水灯的原理图设计(实验内容);¨先使用D触发器设计一个异步模八的计数器;¨再使用已设计的模八计数器和74LS138,通过顶层原理 图组织的方式,完成8位流水灯设计;¨对8位流水灯进行时序仿真;¨流水灯实现的效果:8个灯,7亮1暗,循环流动;¨设计中要注意添加端口、锁定引脚、编译后下载到目标 器件中进行验证。
n8位双向移位扭环计数器设计¨(选讲或作课后训练)1-7、结语n在一个完整的数字系统设计中,往往是首先使用 HDL源程序输入的方法来设计一些底层的小模块, 生成可供顶层调用的功能模块;n然后在顶层利用原理图的设计方法来组合这些模块 ,这样整个系统的设计流程显得清晰、直观,可读 性强n涉及到本向导中对软件使用上一些实际的操作,在 教材中大部分都有图形引导的操作步骤,请同学们 仔细研读学习,在软件操作学习的过程中,若有部 分课本中未提到的步骤,欢迎提出并交流!n另外,QuartusII软件有许多高级的设置技巧,大家 可以在网络上寻找或者自行摸索来积累n可编程逻辑器件专用背板使用介绍 2、数字电路可编程逻辑设计实验(1)、可编程逻辑背板概况n可编程逻辑器件选用Altera公司新一代CPLD器件 :MAXII系列的EPM240T100C5;n逻辑单元(LE)240个,等效宏单元192个,最大 用户I/O 80个;n背板上共引出15(左侧)+18(右侧)+22(上方) =55个I/O供用户外接使用,其余I/O提供给背板上自 带的功能电路(LED、按键、VGA接口、拨码开关 等);n背板由下载器通过电缆直接供电,无需从实验箱外 接电源线;n通过PC机USB接口与背板连接,下载所做的设计, 简单、方便。
正面视图电源指示灯下载接口电源开关VGA接口独立按键,按下为低电 平,弹起为高电平拨码开关, 推上为低电 平,拨下为 高电平LED指示电路注意:电路 板上方禁止 摆放任何金 属物质,以 防短路Hole23 不可用, 印字无效Pinxx表示芯片的 IO引脚标号,在 QuartusII下锁定Holexx表示实验箱 底座接线孔的标号 ,接到目标处此IO不可用, 印字无效使用时Hole23 需接一根地线 到实验箱的地可编程器件背板俯视印字示意图背面视图PLD主芯片此脚不用,共地连 接点,使用时从23 号孔用一根导线连 接到GND2)、背板使用说明n1、第一次使用时:先将背板按针脚对应插入实验箱 背板接口区的插孔内,然后按下锁紧插座的锁紧拉 杆 (注意插入时不要错位) ;n2、连通PC机→配套下载器→实验背板;¨下载器与PC机通过USB打印线连接(一头方|一头扁);¨下载器与实验背板通过9针平行串口线连接;¨线路较长,请适当缠绕,折放整齐n3、连通线路后,打开实验背板上面的电源开关 ( 推到右侧),电源指示灯点亮,表明连线无误PC机→配套下载器→实验背板 连接OK示意图n左侧孔:¨Hole1-Hole17;n右侧孔:¨Hole23-Hole40;n上侧孔:¨Hole1-Hole22 -------为有效接线孔n使用时使用连接线 接到目标处即可;n上侧孔Hole23接线 时需使用导线连接 到GND处,完成共 地,下载程序时务 必先断开此线,否 则下载易出错3、设计任务及要求¨用原理图方式设计实现简易顺序脉冲信号发生器 在QuartusII软件下进行仿真,验证逻辑。
¨锁定引脚,下载到实验箱可编程器件背板上进行 功能验证 4、 预习与思考1). 掌握QuartusII软件的基本使用方法; 2). 建立设计工程与原理图设计文件; 3). 波形时序仿真的操作方法。












