薛宏熙《數(shù)字邏輯設計》附錄a

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1、2008.8 1 附 錄 A EDA工 具 Quartus II簡 介A.1 Quartus 的 安 裝 與 運 行A.2 設 計 流 程A.3 項 目 的 建 立 與 版 本 管 理A.4 設 計 的 原 理 圖 描 述A.5 設 計 的 VHDL描 述A.6 綜 合 和 編 譯A.7 模 擬 驗 證A.8 層 次 化 設 計 實 例A.9 時 序 分 析 器A.10 調(diào) 用 帶 參 數(shù) 的 庫 元 件A.11 可 編 程 器 件 的 物 理 實 現(xiàn) A.12 用 SignalTap 實 時 測 試 FPGA中 的 信 號 波 形 2008.8 2 設 計 方 法 的 選 擇 集 成 電 路

2、 手 工 設 計 ： 設 計 者 + 紙 + 筆 自 動 設 計 ： 設 計 者 + EDA 工 具 設 計 構(gòu) 想 2008.8 3 使 用 EDA工 具 設 計 集 成 電 路 設 計 描 述 （ 圖 形 或 硬 件 描 述 語 言 ） EDA工 具 集 成 電 路 設 計 者 的 注 意 力 集 中 于 設 計 描 述 ， 細 節(jié) 交 給 EDA工 具 2008.8 4 Quartus II設 計 流 程 設 計 構(gòu) 想 設 計 輸 入 功 能 正 確 ？ 原 理 圖 硬 件 描 述 語 言 滿 足 時 序 要 求 ？ 功 能 模 擬 部 分 編 譯 ： 分 析 與 綜 合 物 理 設

3、計 ： 時 序 模 擬 器 件 編 程 是 否 是 否 全 程 編 譯 創(chuàng) 建 一 個 新 項 目 選 擇 目 標 器 件 引 腳 指 定 2008.8 5 A.1 Quartus II的 下 載 與 安 裝 2008.8 6 從 Al tera網(wǎng) 站 下 載 安 裝 程 序訪 問 http:/ 選 擇 ： Download Free Software 出 現(xiàn) 申 請 表 填 寫 申 請 表 并 注 冊 登 記 請 務 必 記 住 你 的 用 戶 名 （ User Name） 和 口 令 （ Password） 。 點 擊 Submit Request（ 遞 交 申 請 ）將 得 到 Quar

4、tus 網(wǎng) 絡 版 2008.8 7 申 請 授 權 許 可 證 （ l i cense ）u 在 DOS命 令 提 示 符 下 鍵 入 命 令 ： ipconfig /all u 在 屏 幕 顯 示 的 結(jié) 果 中 ， 在 physical address 后 面 有 一 串12位 的 16進 制 數(shù) ， 這 就 是 本 計 算 機 的 NIC（ 每 2個 數(shù) 字 之間 有 連 字 符 隔 開 ） 。 例 如 ： 00-0F-7D-86-3E-25。 - 準 備 工 作 ： 查 找 當 前 計 算 機 的 NIC - -（ Network Interface Card ） 2008.8 8

5、申 請 授 權 許 可 證 （ l i cense ）u 訪 問 ALTERA網(wǎng) 站 ， 申 請 licience。 http:/ ALTERA 通 過 EMAIL 發(fā) 送 授 權 文 件 licience.dat 給 你 。 2008.8 9 Quartus II的 安 裝安 放 授 權 許 可 證 （ license ）u 運 行 Quartus II安 裝 軟 件 。u 將 收 到 的 文 件 license.dat 放 到 合 適 的 目 錄 下 。 例 如 ： c: Quartus2 licienselicense.datu 啟 動 Quartus IIu 選 擇 命 令 Tools

6、 | license Setup,出 現(xiàn) 對 話 框 u 在 對 話 框 中 指 明 license 文 件 的 名 稱 (含 路 徑 ） 。u 從 Available Features 中 可 以 看 到 被 允 許 使 用 的 功 能u Quartus II網(wǎng) 絡 版 可 以 正 常 工 作 。 2008.8 10 A.2 啟 動 Quartus II 雙 擊 Quartus II圖 標 2008.8 11 Quartus II主 界 面 2008.8 12 File菜 單 的 一 個 實 例 2008.8 13 Quartus II主 界 面 的 一 個 實 例 2008.8 14 用

7、戶 定 制 主 界 面 選 擇 命 令 ToolsCustomize 在 對 話 框 中 操 作 ： 2008.8 15 A.3 開 始 一 個 新 項 目Project: 項 目 ， 工 程 ， 設 計 Quartus2只 對 項 目 進 行 編 譯 ， 模 擬 ， 編 程 . 而 不 對 單 獨 的 文 件 ， 除 非 把 該 文 件 設 置 為 項 目 2008.8 16 指 定 新 項 目 的 工 作 目 錄 及 名 稱 選 擇 命 令 File | New Project Wizard 在 對 話 框 中 操 作 ： （ 1） 指 定 工 作 目 錄 （ 4） 點 擊 Next （

8、3） 本 項 目 頂 層 Entity 名 稱 建 議 頂 層 文 件 名 與 頂 層 Entity 同 名 ； 建 議 頂 層 文 件 名 與 項 目 名 稱 相 同 。 （ 2） 指 定 項 目 名 稱 2008.8 17 將 本 項 目 所 需 文 件 包 含 進 來 的 窗 口 2008.8 18 為 本 項 目 指 定 目 標 器 件 （ 1） 選 擇 器 件 系 列 （ 2） 選 擇 Auto 或 具 體 器 件 （ 3） 點 擊 Next 2008.8 19 指 定 所 需 的 第 三 方 EDA工 具 點 擊 Finish 或 Next 2008.8 20 項 目 的 版 本

9、管 理 項 目 的 設 置 描 述 設 置 文 件 1 設 置 文 件 2 設 置 文 件 n 一 個 項 目 可 以 有 多 個 設 置 （ 例 如 選 擇 不 同 的 器 件 , 不 同 的 約 束 條 件 ） 。 每 一 個 設 置 文 件 對 應 于 該 項 目 的 一 個 版 本 。 如 果 不 使 用 版 本 管 理 ， 則 只 有 一 個 （ 默 認 的 ） 版 本 。 2008.8 21 和 項 目 版 本 管 理 有 關 的 文 件 文 件 類 型 說 明 Quartus II項 目 文 件 （ .qpf） （ Quartus II Project File） 代 表 一 個

10、 項 目 （ 一 個 項 目 可 以 有 多 個 設 置 ， 每 一 個 設 置 對 應 于 一 個 版 本 ） Quartus II項 目 設 置 文 件 （ .qsf） （ Quartus II Setting File） 每 一 個 設 置 文 件 對 應 于 一 個 該 項 目 的 一 個 版 本 Quartus II項 目 默 認 設 置 文 件 （ .qdf） （ Quartus II Default Settings File） 該 文 件 放 置 在 bin目 錄 下 存 放 項 目 的 默 認 設 置 ， 此 默 認 設 置 可 以 被 .qsf文 件 的 設 置 所 覆 蓋

11、 。 Quartus II項 目 工 作 空 間 文 件 （ .qws） （ Quartus II Workspace File） 包 含 著 用 戶 希 望 的 信 息 以 及 其 它 信 息 ， 例 如 窗 口 的 位 置 、 被 打 開 的 文 件 以 及 該 文 件 在 窗 口 中 的 位 置 等 。 2008.8 22 版 本 管 理 ： 創(chuàng) 建 新 版 本 或 選 擇 舊 版 本u 使 用 命 令 Project | Revisions:選 用 舊版 本 創(chuàng) 建新 版 本 2008.8 23 如 果 選 擇 了 創(chuàng) 建 新 版 本 出 現(xiàn) 對 話 框 ： （ 1） 鍵 入 新 版

12、本 的 名 字 （ 2） 點 擊 OK 2008.8 24A.4 設 計 的 原 理 圖 描 述 2008.8 25 進 入 原 理 圖 編 輯 器 2008.8 26 原 理 圖 編 輯 器 窗 口 選 擇 工 具 全 屏 顯 示 單 條 連 線 文 本 工 具 插 入 符 號 數(shù) 組 連 線 橡 皮 筋 功 能 放 大 縮 小 部 分 連 線 原 理 圖 編 輯 區(qū) 最 大 化 按 鈕 對 角 線 工 具 弧 形 工 具 工 具 條 2008.8 27 從 庫 中 調(diào) 入 元 件 及 引 腳 符 號u 在 原 理 圖 編 輯 器 的 空 白 處 選 擇 一 個 適 當 位 置 雙 擊 鼠

13、標 左 鍵 u 選 擇 庫 名 選 擇 庫 元 件 名 調(diào) 入 該 元 件 符 號 （ 1） 選 擇 庫 名 （ 2） 選 擇 庫 元 件 名 2008.8 28 從 庫 中 調(diào) 入 元 件 及 引 腳 符 號 （ 續(xù) ）u 選 擇 引 腳 符 號 名 調(diào) 入 該 引 腳 符 號 2008.8 29 繪 制 原 理 圖 （ 本 例 為 半 加 器 ）u 連 線 ；u 給 引 腳 命 名 ； 2008.8 30 繪 制 原 理 圖 中 的 其 他 操 作u 刪 除 符 號 或 連 線 ；u 復 制 元 件 符 號 ；u 橡 皮 筋 功 能 ： 打 開 橡 皮 筋 功 能 時 ， 拖 動 元 件

14、符 號 或 連 線 時 ，原 理 圖 拓 撲 關 系 保 持 不 變 。 2008.8 31A.5 設 計 的 VHDL描 述 2008.8 32 進 入 文 本 編 輯 器 在 Quartus 的 主 界 面 中 選 擇 菜 單 項 File New Open 文 本 編 輯 器 窗 口 出 現(xiàn) 鼠 標 左 鍵 點 擊 OK 選 擇 適 當 的 目 錄 選 擇 一 個 后 綴 為 .vhd 的 文 件 選 擇 VHDL File 選 擇 New或 Open 2008.8 33 文 本 編 輯 器 窗 口u 文 件 名 后 綴 ： l VHDL： .vhd；l Verilog： .v；l AH

15、DL: .tdf。 2008.8 34 在 文 本 編 輯 器 中 利 用 VHDL模 板u 選 擇 Edit | Insert Template| VHDL（ 或 點 擊 鼠 標 右 鍵 ） （ 1） 選 擇 VHDL （ 2） 選 擇 所 需 的 VHDL模 板 2008.8 35 插 入 Entity模 板 后 的 文 本 編 輯 器 窗 口 將 帶 雙 下 劃 線 的 虛 擬 標 識 符 替 換 為 用 戶 自 己 的 標 識 符 2008.8 36 4 位 加 法 器 的 VHDL代 碼 LIBRARY ieee; - 第 1行 USE ieee.std_logic_1164.ALL

16、; - 第 2行 USE ieee.std_logic_unsigned.ALL; - operator + is overwrited in the package ENTITY Adder4 IS GENERIC ( width : integer := 4 ); - 定 義 一 個 類 屬 參 數(shù) width， 其 默 認 值 為 4 PORT ( a, b: IN std_logic_vector ( width - 1 DOWNTO 0 ); cin: IN std_logic; cout: OUT std_logic; Sum: OUT std_logic_vector ( wid

17、th - 1 DOWNTO 0 ) ); END Adder4; 2008.8 37 4 位 加 法 器 的 VHDL代 碼 （ 續(xù) ） ARCHITECTURE behav OF Adder4 IS SIGNAL temp: std_logic_vector ( width DOWNTO 0 ); BEGIN temp = ( 0 cout = temp (width); sum = temp ( width - 1 DOWNTO 0 ); - 第 20行 END behav; - 第 21行 2008.8 38 發(fā) 現(xiàn) 并 糾 正 VHDL代 碼 中 的 錯 誤u 故 意 制 造 一 個

18、錯 誤 ： 例 如 將 第 20行 末 尾 處 的 分 號 刪 除 ， 重 新 編 譯 u 編 譯 器 將 產(chǎn) 生 出 錯 報 告 ；u 點 擊 確 定 。 點 擊 確 定 2008.8 39 發(fā) 現(xiàn) 并 糾 正 VHDL代 碼 中 的 錯 誤 （ 續(xù) ）u 在 消 息 窗 口 中 找 到 第 1條 出 錯 信 息 ： 它 告 訴 我 們 與 第 21行 的文 字 “ end” 相 鄰 的 地 方 缺 少 1個 分 號 。u 鼠 標 雙 擊 該 消 息 ， 文 本 編 輯 器 中 出 錯 位 置 被 高 亮 度 顯 示 ； u 糾 正 該 錯 誤 重 新 編 譯 通 過 ；u 本 例 說 明

19、出 錯 消 息 的 不 準 確 性 ， 應 首 先 糾 正 第 1個 錯 誤 。 2008.8 40 A.6 綜 合 和 編 譯 2008.8 41 編 譯 前 的 準 備 工 作Quartus II 只 對 項 目 進 行 編 譯 u 方 法 1： 先 借 助 于 New Project Wizard創(chuàng) 建 一 個 新 項 目 ，再 創(chuàng) 建 設 計 輸 入 文 件 （ 已 介 紹 ） 。u 方 法 2： 先 建 立 設 計 輸 入 文 件 ， 使 用 命 令 Save | As 點 擊 “ 是 ” 后 續(xù) 步 驟 同 前 2008.8 42 進 入 編 譯 器 u 選 擇 命 令 Proce

20、ssing Compiler Tool ， 打 開 編 譯 器 窗 口 ： u 編 譯 器 包 含 4個 主 模 塊 ， 可 以 連 續(xù) 運 行 4個 模 塊 ， 也 可 以 單獨 運 行 某 模 塊 。 2008.8 43 編 譯 器 的 4 個 主 模 塊u 分 析 和 綜 合 （ Analysis 2008.8 44 編 譯 結(jié) 果 的 報 告u 本 例 為 半 加 器 的 編 譯 結(jié) 果 ： 2008.8 45 發(fā) 現(xiàn) 并 糾 正 原 理 圖 中 的 錯 誤 u 故 意 制 造 1 個 錯 誤 （ 斷 開 1條 連 線 ） 編 譯 出 錯 報 告u 鼠 標 雙 擊 第 一 個 出 錯

21、信 息 出 錯 位 置 加 亮 顯 示 糾 錯 出 錯 位 置 被 加 亮 顯 示 出 錯 信 息 2008.8 46 A.7 模 擬 驗 證 2008.8 47 模 擬 前 的 準 備 工 作 u 準 備 好 網(wǎng) 表 （ netlist） 文 件 ：l 如 果 準 備 進 行 功 能 模 擬 ， 在 Analysis u 對 該 項 目 進 行 編 譯 和 模 擬 ， 驗 證 其 正 確 性 功 能 模 擬 結(jié) 果 2008.8 69 4 位 加 法 器 的 時 序 模 擬 結(jié) 果u 時 序 模 擬 結(jié) 果 延 時 2008.8 70 數(shù) 組 信 號 的 波 形 編 輯 （ 1） 拖 動 鼠

22、 標 ， 選 中 一 個 時 間 段 （ 2） 在 工 具 條 上 選 擇 代 表 任 意 值 的 圖 標 （ 4） 給 定 一 個 值 （ 3） 選 定 基 值 （ 5） 點 擊 OK 2008.8 71 為 4 位 加 法 器 創(chuàng) 建 一 個 符 號 2008.8 72 在 圖 形 編 輯 器 中 建 立 8 位 加 法 器 原 理 圖 2008.8 73 在 圖 形 編 輯 器 中 怎 樣 分 拆 數(shù) 組 信 號u 舉 例 ： 將 a7.0 分 拆 為 a7.4 和 a3.0 分 別 連 接 到 不 同 元 件 ：l 用 粗 實 線 連 接 到 實 例 元 件 inst的 對 應 端 口

23、 awidth 1.0；l 用 鼠 標 左 鍵 選 中 該 連 線 ；l 使 用 命 令 Edit Properties， 出 現(xiàn) 對 話 框 在 對 話 框 中 操 作 ： （ 1） 鍵 入 數(shù) 組 信 號 名 a7.4 （ 2） 點 擊 確 定 2008.8 74 8 位 加 法 器 功 能 模 擬 結(jié) 果 2008.8 75 A.9 時 序 分 析 器編 譯 模 擬 驗 證 時 序 分 析 給 出 時 延 的 各 種 情 況 2008.8 76 打 開 時 序 分 析 器 窗 口u 使 用 命 令 Processing Classic Timing Analyzer Tool 打 開 時

24、 序 分 析 器 窗 口 在 窗 口 中 操 作 （ 1） 點 擊 Start 啟 動 時 序 分 析 器 （ 2） 運 行 完 畢 后 點 擊 Report 觀 察 時 序 分 析 結(jié) 果 2008.8 77 時 序 分 析 結(jié) 果 實 例u 全 加 器 full_adder.bdf 的 分 析 結(jié) 果 之 一 ： （ 1） 點 擊 Summary （ 2） 顯 示 最 壞 情 況 下 時 延 tpd 2008.8 78 時 序 分 析 結(jié) 果 實 例 （ 續(xù) ）u 全 加 器 full_adder.bdf 的 分 析 結(jié) 果 之 二 ： （ 2） 顯 示 各 結(jié) 點 之 間 的 時 延 （

25、 1） 點 擊 tpd 2008.8 79 設 計 優(yōu) 化u 綜 合 工 具 優(yōu) 化 時 ， 按 照 哪 個 方 向 去 優(yōu) 化 ？ 需 要 設計 者 在 編 譯 之 前 發(fā) 出 指 示 ， 稱 為 約 束 條 件 。l 面 積 優(yōu) 先 ；l 速 度 優(yōu) 先 ；l 兼 顧 （ 默 認 的 選 擇 ） ；u 實 例 ：l VHDL描 述 的 32位 加 法 器 。 l EDA工 具 為 Quartus 。 2008.8 80 綜 合 前 設 置 約 束 條 件u 使 用 命 令 ： Assignments | Settings 3 者 擇 1 2008.8 81 選 擇 速 度 優(yōu) 先 2008

26、.8 82 速 度 優(yōu) 先 的 編 譯 結(jié) 果u 資 源 占 用 ： u 關 鍵 路 徑 上 的 延 遲 時 間 ： 2008.8 83 選 擇 面 積 優(yōu) 先 2008.8 84 面 積 優(yōu) 先 的 編 譯 結(jié) 果u 資 源 占 用 ： u 關 鍵 路 徑 上 的 延 遲 時 間 ： 2008.8 85 A.10 調(diào) 用 帶 參 數(shù) 的 庫 元 件實 例 ： 在 原 理 圖 編 輯 器 中 調(diào) 用 庫 元 件 lpm_ram_d， 它 是 一 個 帶 參 數(shù) 的 存 儲 器 元 件 ， 本 例 字 長 8位 ， 地 址 碼 長 度 5位 （ 存 儲 容 量 32字 ） 。 2008.8 86

27、 調(diào) 用 庫 元 件 lpm_ram_du 使 用 命 令 File New Project Wizard 出 現(xiàn) 對 話 框 在 該 對 話 框 中 創(chuàng) 建 新 項 目 ： （ 1） 指 定 工 作 目 錄 建 議 頂 層 文 件 名 與 頂 層 Entity同 名 ； 建 議 頂 層 文 件 名 與 項 目 名 稱 相 同 。 （ 4） 點 擊 Next （ 3） 本 項 目 頂 層 Entity名 稱 （ 2） 指 定 項 目 名 稱 2008.8 87 調(diào) 用 庫 元 件 lpm_ram_d（ 續(xù) ）u 在 出 現(xiàn) 的 對 話 框 中 指 定 器 件 ： （ 1） 指 定 器 件 （

28、2） 點 擊 Next 2008.8 88 調(diào) 用 庫 元 件 lpm_ram_d（ 續(xù) ）u 使 用 命 令 : File New | Block Diagram / Schematic File 出 現(xiàn) 原 理 圖 編 輯 器 窗 口 ： 2008.8 89 調(diào) 用 庫 元 件 lpm_ram_d（ 續(xù) ）u 雙 擊 鼠 標 左 鍵 （ 或 使 用 命 令 Edit Insert Symbol） 在 出 現(xiàn) 的 對 話 框 中 選 擇 庫 元 件 (1) 選 擇 庫 元 件 （ 3） 點 擊 OK （ 2） 選 擇 2008.8 90 調(diào) 用 庫 元 件 lpm_ram_d（ 續(xù) ）u 指

29、 定 輸 出 文 件 類 型 和 名 稱 (1) 指 定 文 件 類 型 及 名 稱 （ 2） 點 擊 Next 2008.8 91 調(diào) 用 庫 元 件 lpm_ram_d（ 續(xù) ）u 指 定 元 件 lpm_ram_dq0的 參 數(shù) ： （ 1） 指 定 元 件 的 參 數(shù) （ 2） 點 擊 Next 2008.8 92 調(diào) 用 庫 元 件 lpm_ram_d（ 續(xù) ）u 在 出 現(xiàn) 的 對 話 框 中 點 擊 Next： 點 擊 Next 2008.8 93 調(diào) 用 庫 元 件 lpm_ram_d（ 續(xù) ）u 決 定 是 否 為 存 儲 器 元 件 賦 初 值 （ 否 則 ， 默 認 值

30、為 全 0）l 本 例 賦 初 值 文 件 名 ram_5.mif， （ memory initialization file ， mif）l 稍 后 需 要 編 輯 文 件 ram_5.mif， 以 確 定 存 儲 器 初 值 。 （ 2） 點 擊 Finish （ 1） 指 定 一 個 為LPM_RAM 元 件 賦 初 值 的 文 件 名 2008.8 94 調(diào) 用 庫 元 件 lpm_ram_d（ 續(xù) ）u 在 出 現(xiàn) 的 對 話 框 中 點 擊 Finish 點 擊 Finish 2008.8 95 調(diào) 用 庫 元 件 lpm_ram_d（ 續(xù) ）u 自 動 返 回 到 原 理 圖 編

31、 輯 器原 理 圖 編 輯 器 中 出 現(xiàn) 被 調(diào) 用 的 元 件 lpm_ram_dq0將 此 圖 形 文 件 以 文 件 名 ram_5.bdf保 存 起 來 2008.8 96 調(diào) 用 庫 元 件 lpm_ram_d（ 續(xù) ）u 添 加 輸 入 / 輸 出 引 腳將 此 圖 形 文 件 以 文 件 名 ram_5.bdf保 存 起 來 信 號 名 稱 功 能 解 釋 clock 時 鐘 信 號 M_address 存 儲 器 地 址 WR 存 儲 器 的 讀 寫 控 制 信 號 。 WR = 1 表 示 寫 ； WR = 0 表 示 讀 。 M_data 存 儲 器 的 輸 入 數(shù) 據(jù)

32、q 存 儲 器 的 輸 出 數(shù) 據(jù) 2008.8 97 初 始 化 存 儲 器 的 內(nèi) 容 u 使 用 命 令 File New (2)點 擊 OK (1) 選 擇 Memory Initialazation File 2008.8 98 初 始 化 存 儲 器 的 內(nèi) 容 （ 續(xù) ）u 在 出 現(xiàn) 的 對 話 框 中 指 定 存 儲 器 的 參 數(shù) （ 1） 指 定 參 數(shù) （ 2） 點 擊 OK 2008.8 99 初 始 化 存 儲 器 的 內(nèi) 容 （ 續(xù) ）u 在 出 現(xiàn) 的 對 話 框 中 為 每 一 個 存 儲 單 元 指 定 初 始 值 指 定 完 畢 后 ， 以 文 件 名 r

33、am_5.mif將 其 保 存 。 為 每 一 個 存 儲 單 元 指 定 初 始 值 2008.8 100 存 儲 器 的 模 擬 實 例 u 存 儲 器 的 某 些 單 元 已 經(jīng) 指 定 了 初 始 值 。l 如 果 沒 有 對 其 作 寫 入 操 作 ， 讀 出 的 將 是 初 始 值 ；l 如 果 對 其 寫 入 新 內(nèi) 容 ， 則 此 后 讀 出 的 將 是 被 寫 入 的 新 值 。 此 階 段 讀 出 的 都 是 初 始 值 向 地 址 01 寫 入 數(shù) 據(jù) FF 從 地 址 01讀 出 的 數(shù) 據(jù) 已 經(jīng) 變 成 FF 2008.8 101 A.11 可 編 程 器 件 的

34、物 理 實 現(xiàn)（ 1） 確 定 電 路 的 輸 入 /輸 出 端 口 和 引 腳 的 對 應 關 系 ；（ 2） 將 設 計 結(jié) 果 下 載 到 可 編 程 器 件 中 ， 使 之 變 成 所 希 望 的 集 成 電 路 ， 這 個 過 程 稱 為 編 程 （ Programming ） 。 2008.8 102 引 腳 分 配u如 果 設 計 者 未 明 確 地 指 定 端 口 和 引 腳 的 對 應 關 系 ，則 是 把 引 腳 分 配 的 權 力 交 給 了 編 譯 器 ；u如 果 設 計 者 部 分 地 指 定 了 引 腳 分 配 關 系 ， 則 未 指定 的 引 腳 分 配 由 編

35、譯 器 自 動 處 理 ；u如 果 設 計 者 完 全 規(guī) 定 了 引 腳 的 分 配 關 系 ， 則 編 譯器 將 嚴 格 遵 照 設 計 者 的 指 定 形 成 編 程 文 件 。 2008.8 103 引 腳 分 配 實 例u實 例 為 前 面 介 紹 過 的 半 加 器 ， 并 且l 編 譯 之 前 指 定 目 標 器 件 為 EP2C35F672C6 ；l 編 譯 之 前 未 指 定 引 腳 分 配 ；l 編 譯 時 由 編 譯 器 自 動 指 定 引 腳 分 配 ， 其 結(jié) 果 記 錄 在 文件 half_adder.qsf中 ；u為 了 觀 察 編 譯 器 自 動 指 定 引 腳

36、 分 配 情 況 ：l 使 用 命 令 Assignments Pin Planner 打 開 引 腳 規(guī) 劃 器（ Pin Planner） 2008.8 104 引 腳 分 配 實 例 （ 引 腳 規(guī) 劃 器 示 例 ） 器 件 外 觀 圖（ 引 腳 位 置 及 分 配 ） 引 腳 列 表 命 令 ： View | All Pin List 2008.8 105 引 腳 分 配 實 例 （ 觀 察 引 腳 分 配 結(jié) 果 ）u 觀 察 引 腳 分 配 結(jié) 果 的 方 法 ：鼠 標 移 至 已 被 分 配 的 引 腳 （ 涂 有 深 色 ） 將 顯 示 對 應 端 口 名 稱 。u 觀 察

37、結(jié) 果 ： l 輸 入 端 口 X被 分 配 到 引 腳 PIN_C13；l 輸 入 端 口 Y被 分 配 到 引 腳 PIN_D13；l 輸 出 端 口 Half_Sum被 分 配 到 引 腳 PIN_B12；l 輸 出 端 口 Half_Cout被 分 配 到 引 腳 PIN_B11。 2008.8 106 手 工 指 定 引 腳 分 配 實 例u 在 Pin Planner的 引 腳 列 表 中 操 作 ： 在 對 應 于 Location的 位 置 雙 擊 鼠 標 左 鍵 ， 將 出 現(xiàn) 尚 未 分 配 的 引 腳 名 。 對 于 本 例 ， 我 們 為 端 口 X選 擇 PIN_N2

38、5， 為 端 口 Y選 擇 PIN_N26， 為 端 口 Half_Cout選 擇 PIN_AF22， 為 端 口 Half_Sum選 擇 PIN_AE22。 2008.8 107 原 理 圖 中 可 顯 示 引 腳 分 配如 果 沒 有 出 現(xiàn) 引 腳 標 注 ， 可 在 原 理 圖 編 輯 器 中 使 用 命 令View | Show Location Assignments。 2008.8 108 使 手 工 指 定 引 腳 分 配 有 效u 重 新 編 譯 生 成 新 的 編 程 文 件 （ .pof / .sof） ， 才 能 按 照 指定 的 引 腳 分 配 對 器 件 編 程 。

39、u 使 用 命 令 ： Assignments Pin Planner 打 開 引 腳 規(guī) 劃 器 （ Pin Planner） 可 觀 察 到 重 新 編 譯 后 的 引 腳 分 配 2008.8 109 取 消 此 前 對 引 腳 的 指 定u 使 用 命 令Assignments | Remove Assignments u 在 彈 出 的 窗 口 中 操 作 ： （ 1） 選 擇 應 被 取 消 的 選 項 （ 2） 點 擊 OK Pin, Location USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; EN

40、TITY CNT10 IS PORT (clk, reset, EN: IN STD_LOGIC; clk_div : BUFFER STD_LOGIC; cq : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); cout : OUT STD_LOGIC); END CNT10; 2008.8 128 實 例 CNT10代 碼 （ 續(xù) ） 2008.8 129 實 例 CNT10代 碼 （ 續(xù) ） 2008.8 130 進 入 SignalTap 流 程 的 前 提 u 項 目 CNT10已 完 成 了 引 腳 “ 綁 定 ” 、 編 譯 和 模 擬 ； u 目 標 芯 片

41、 已 經(jīng) 安 裝 在 實 驗 板 DE2上 ； 芯 片 上 有 富 裕 的 邏 輯 單 元 和 存 儲單 元 ；u 實 驗 板 和 主 機 通 過 USB-Blaster相 連 ； 2008.8 131 Step1： 打 開 SignalTap II 編 輯 窗 口u File | New | Verification / Debugging Files | SignalTap II Logic Analyzer File 2008.8 132 Step2： 設 置 SignalTap II參 數(shù) 更 名 為 CNT10 調(diào) 入 待 測 信 號 設 置 采 樣 信 號 和 signal參 數(shù)

42、設 置 硬 件 2008.8 133 設 置 SignalTap II參 數(shù) （ 續(xù) ） u 將 auto_signaltap_0更 名 為 CNT10；u 設 置 ELA的 采 樣 時 鐘 信 號 ， 該 時 鐘 可 以 是 本 設 計 的內(nèi) 部 時 鐘 ， 也 可 以 是 外 部 輸 入 時 鐘 。 本 例 采 用 內(nèi) 部時 鐘 clk， clk的 頻 率 應 大 大 高 于 clk_div的 頻 率 ， 以 便得 到 高 精 度 的 波 形 。u 在 Sample depth欄 選 擇 采 樣 深 度 ， 例 如 1K位 ;u 在 Trigger flow control選 項 區(qū) 中

43、選 擇 Sequential ;u 選 中 小 方 框 Trigger in,在 Source欄 中 選 擇 觸 發(fā) 信 號EN， 在 Pattern欄 中 選 擇 Rising Edge。 u 在 Trigger position選 項 區(qū) 中 選 擇 “ Pre trigger position”， 即 選 擇 前 點 觸 發(fā) ； 在 Trigger condition 選 項 區(qū) 中 選 擇 1。 2008.8 134 繼 續(xù) 操 作uStep3 保 存 文 件 ； uStep4 編 譯 并 下 載 （ 編 程 ） ；l FPGA器 件 中 既 包 含 原 設 計 CNT10的 電 路l

44、 也 包 含 嵌 入 式 邏 輯 分 析 儀 ELA 2008.8 135 Step6： 啟 動 SignalTap II進 行 采 樣 與 分 析u 選 中 Instance中 的 項 目 名 CNT10， 然 后 使 用 命 令 Processing | Autorun Analysis， 啟 動 SignalTap II。u 點 擊 左 下 角 data頁 ， 然 后 撥 動 實 驗 板 DE2上 的 開 關 提 供輸 入 信 號 ： 向 上 撥 動 SW0， 使 reset = 1。 每 撥 動 一 次SW1， 使 信 號 EN發(fā) 生 一 次 變 化 ， 提 供 采 樣 觸 發(fā) 信 號 。這 時 就 可 以 觀 察 到 來 自 實 驗 板 上 FPGA內(nèi) 部 的 實 測 波 形 ， （ 見 后 ） 2008.8 136 SignalTap II的 實 測 波 形 （ 2例 ） EN的 上 升 沿 開 始 采 樣 EN的 上 升 沿 開 始 采 樣 計 數(shù) 值 輸 出 信 號 的 圖 形 表 示 形 式 計 數(shù) 值 輸 出 信 號 的 按 位 表 示 波 形 Edit | Bus Display Format | Unsigned Decimal Edit | Bus Display Format | Unsigned Line Chart