实验七、基于pld芯片的时序逻辑设计与实现i.ppt

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。