Max+plusⅡ的使用.doc

MAX+plus使用简介 下面通过一个实例（exampl1）的设计过程，介绍MAX+plus的使用。exampl1采用层次设计方法，exampl1电路由一个3位二进制计数器counter和一个3位2选1多路选择器mux2构成；而计数器又是由三个触发器tff1组成的，tff1是带异步清零、具有时钟使能的T触发器。在本设计中，mux2用VHDL文本方式描述；tff1、counter 和exampl1分别用底层电路图、上层电路图和顶层电路图描述。通过这个设计介绍以下几项内容：l 建立子目录和设计项目l 绘制电路图l 书写VHDL文件l 绘制高层电路图l 编译和适配设计l 建立电路输入信号的波形l 仿真l 定时分析1. 建立子目录和设计项目首先，在Windows窗口，用资源管理器为你的设计项目建立一个子目录，例如，d:max2workexampl ，你的设计项目的所有文件将都保存在该目录下。 其次，为你的设计项目tff1 命名，具体的做法是：启动MAX+plus，打开MAX+plus Managerr（程序管理器）窗口，点击File（文件）Project（设计项目）Name（名字）。在Project Name对话框中键入设计项目名：tff1（带异步清零、具有时钟使能的T触发器）。 MAX+plus Manager 窗口的标题条变成MAX+plus- d:max2workexampl tff1 。2. 建立 tff1 电路图文件首先，建立tff1的电路图文件。在MAX+plus Manager窗口，点击MAX+plus菜单Graphic Editor（图形编辑器），打开Graphic Editor窗口。点击File Save As（另存为），在File Name对话框中键入电路图的名字（它应与设计项目的名字相同）：tff1（后缀自动为 .gdf）。点击OK按钮，保存tff1.gdf文件。然后，绘制tff1电路图（图 1）。在Graphic Editor窗口绘制电路图的步骤如下。 加入电路符号 加入电路的输入和输出符号 将鼠标置于Graphic Editor窗口，并点击鼠标右键弹出快捷菜单，然后选Enter Symbol（加入符号）来打开Enter Symbol菜单，在Symbol Libraries（符号库）中用鼠标左键双击prim来选择Primitives（图元）库。库内的电路元件清单将显示在Symbol Files（符号文件）框中。利用滚动条找到input（输入）图元，并选中它。之后，点击OK钮，input 符号就出现在Graphic Editor 窗口。在已输入的input符号上单击鼠标左键，则选中该图元（input符号变成红色），压下鼠标左键同时拖拽鼠标，可移动input符号到你希望放置的地方。注意：用同样的方法可选中和移动电路图上的任何符号和连线。在图1 tff1电路图中有三个输入，需要输入三个图元。为此，在已输入的input符号上单击鼠标左键，选中该图元（input符号变成红色）。同时按下Ctrl键和鼠标左键，并拖拽鼠标来复制一个input符号。用同样的方法再复制一个input符号。三个input符号建立后，分别选中它们并点击鼠标右键Edit Pin Name （编辑引脚名），将它们分别命名为CP、Clr和EI。 图1 tff1电路图 点击鼠标右键弹出快捷菜单，然后选中并打开Enter Symbol菜单，在Symbol Libraries中用鼠标左键双击prim来选择Primitives库。库内的电路元件清单将显示在Symbol Files框中。利用滚动条找到output（输出）图元，并选中它。之后，点击OK钮，output 符号就出现在Graphic Editor 窗口，将其放到合适的位置并命名为Q 。然后，再复制一个output符号，并命名为EO。 加入逻辑符号 点击鼠标右键弹出快捷菜单，然后选中并打开Enter Symbol菜单，在Symbol Libraries中用鼠标左键双击prim来选择Primitives库。库内的电路元件清单将显示在Symbol Files框中。利用滚动条找到not（非门）图元，并选中它。之后，点击OK钮，not 符号就出现在Graphic Editor 窗口，再将其放到合适的位置。 用同样的办法建立一个dffe（带异步清零、具有时钟使能的D触发器）符号和一个and2（2输入与门）符号。 画和删除连线 如果把鼠标放在符号引脚的端点上，则鼠标的指针将由箭头变成十字线。在符号引脚的端点上压下鼠标左键并拖拽鼠标，则可建立一条连线。按图1 画出所有的连线。 若需要删除一条连线，则先用鼠标左键选中它，再按Delete键来删除该线段。注意：按此方法也可以选中和删除任何多余的符号。 保存和检查电路图 利用File Project Save & Check（保存并检查）来保存和检查电路图。如果有错误，则在Message窗口出现错误的通知。点击Message钮可看到所有的错误信息；点击Locate（定位）以便找到错误的地方；或者点击Help on Message（信息帮助）来得到有关的解释。 建立用户定义的符号利用File Create Default Symbol（建立默认符号）来建立一个代表现行文件的符号（见图2），并用File Save As保存该符号为tff1.sym ，以便下面以它为模块构造较复杂的上层电路。 图2 tff1电路图的符号3. 建立上层的counter电路图文件 下面利用三个tff1模块构造一个3位二进制计数器 counter（见图3）。 图3 counter电路图 首先，为你的设计项目counter命名，具体的做法是：在MAX+plus Manager窗口，点击File Project Name。在Project Name对话框中键入设计项目名：counter。 MAX+plus Manager 窗口的标题条变成MAX+plus- d:max2workexampl counter 。 然后，建立counter电路图文件。在MAX+plus Manager窗口，点击MAX+plus 菜单Graphic Editor，打开Graphic Editor窗口。点击File Save As ，在File Name对话框中键入电路图的名字（它应与设计项目的名字相同）：counter（后缀自动为 .gdf）。点击OK按钮，保存counter.gdf文件。此后，开始画counter的电路图。将鼠标位于Graphic Editor窗口，并点击鼠标右键弹出快捷菜单，然后选Enter Symbol来建立输入、输出符号；在Enter Symbol窗口的Symbol Files框中选tff1符号并做两个拷贝。再加入连线构成图3所示的电路图。利用File Project Save & Check来保存和检查电路图。利用File Create Default Symbol建立一个代表counter.gdf的符号（见图4），并用File Save As保存该符号为counter.sym，以便下面以它为模块构造更复杂的顶层电路。 图4 counter电路图的符号4. 编译counter电路图 上层的counter电路图绘制完成后，可对它进行编译和仿真，以检验其正确性。 利用MAX+plus Compiler（编译器）进入Compiler窗口（图5），点击Start（启动）钮来编译电路。如果编译成功，则出现图6所示的结果。点击“确认”钮，回到原来的窗口。 图5 Compiler窗口 图6 编译成功5. 仿真counter电路 一旦编译成功，可利用仿真来观察counter 电路的行为。 建立输入波形 在仿真之前需规定counter电路的输入波形。利用MAX+plusWaveform Editor（波形编辑器）进行输入波形的编辑。 在编译电路时，已建立了所有可以得到的探测点的清单，并存为Simulator Netlist File (SNF)仿真网表文件。 在Waveform Editor窗口，点击鼠标右键弹出菜单，从中选择Enter Nodes from SNF（从SNF中记入节点）。在Enter Nodes from SNF窗口中，点击List（清单）钮。点击“ = ”钮来选择你希望用作输入或输出的探测点。点击OK钮，回到Waveform Editor窗口（见图7）。 图 7 Waveform Editor窗口 下面介绍如何绘制输入波形图（见图8）。 利用Option（选项）Grid Size（网格尺寸）来选择波形的最小时间间隔；总的仿真时间可用 File End Time（结束时间）来定义。例如，设置Grid Size为50ns，End Time为10s。 在RESET行的Value处点击鼠标左键，则自Value之后的波形区变成黑色宽条。点击左边的第5个图标（即写有1字的图标），使它变为恒1值。在波形的50ns 处压下鼠标左键并拖拽到350ns处，则从50ns350ns的这段波形变为黑色宽条；再点击左边的第4个图标（即写有0字的图标），使该段波形变为0值（见图8）。 仿照上面的方法，按图8所示的波形编辑EN输入信号的波形。 图 8 输入波形 在CLK行的Value处点击鼠标左键，则自Value之后的波形区变成黑条宽条。点击左边倒数的第4个图标（即画有红色钟表图案的图标），弹出Overwrite Clock窗口，并按图9填写相关的值。然后，点击OK钮。 利用File Save As保存名为counter.scf的输入波形图。 图 9 Overwrite Clock窗口2 仿真 利用MAX+plusSimulator（仿真器）启动仿真器。在Simulator窗口，点击Start钮，执行仿真。仿真完毕，点击Open SCF（打开SCF文件）钮。观察仿真结果（见图10），并得知前面的设计（即图1和图3）是正确的。 图 10 仿真结果6. 建立mux2的VHDL文件 下面用 VHDL建立一个3位的2选1多路选择器mux 2.vhd文件。 首先，为你的设计项目mux2命名，具体的做法是：在MAX+plus Manager窗口，点击File Project Name。在Project Name对话框中键入设计项目名：mux2。 MAX+plus Manager 窗口的标题条变成MAX+plus- d:max2workexampl mux2 。 然后，建立mux2的文本文件。在MAX+plus Manager窗口，点击MAX+plus 菜单Text Editor（文本编辑器），打开Text Editor窗口。点击File Save As ，在File Name对话框中键入文本文件的名字（它应与设计项目的名字相同）：mux2.vhd。点击OK按钮，保存mux2.vhd 文件。 此后，开始写mux.vhd文件。在Text Editor窗口，利用templates (模板) VHDL template选择合适的模板。之后，点击OK钮。例如，选择Full Design: Tri-State Buffer模板，出现图11所示的Text Editor窗口。 图11 Text Editor窗口 将图11的内容改写为mux2.vhd文件（见图12）。利用File Project Save & Check 来保存和检查文件是否有错误。利用File Create Default Symbol来建立一个代表mux2.vhd的符号（见图13），并用File Save As保存该符号为mux2.sym，以便下面以它为模块构造较复杂的顶层电路。 图12 mux2.vhd 文件 图13 mux2.sym符号7. 建立顶层的exampl1电路图文件 下面，利用mux2和 counter两个模块构造顶层电路图exampl1.gdf（图14）。 首先，为你的设计项目Project起一个名字，具体的做法是：在MAX+plus Manager窗口，点击File Project Name 。在Project Name对话框中键入设计项目名：exampl1。 MAX+plus Manager 窗口的标题条变成MAX+plus- d:max2workexampl exampl1。 然后，建立exampl1的电路图文件。 在MAX+plus Manager窗口，点击MAX+plus 菜单 Graphic Editor，打开Graphic Editor窗口。点击File Save As ，在File Name对话框中键入电路图的名字（它应与设计项目的名字相同）：exampl1（后缀自动为 .gdf）。点击OK按钮，保存exampl1.gdf文件。 此后，开始画exampl1电路图。将鼠标位于Graphic Editor窗口，并点击鼠标右键弹出快捷菜单，然后选Enter Symbol来建立输入、输出符号；在Enter Symbol窗口的Symbol Files框中选mux2符号和counter符号。再加入连线和总线，并给输入、输出、连线和总线命名，最终构成图14所示的电路图。 为了给连线（或总线）命名，先在该连线（或总线）上点击鼠标左键，以选中该连线（或总线）；然后，再点击鼠标右键弹出一菜单并选择Edit Node / Bus Name（编辑节点或总线的名字）项；之后，键入该连线（或总线）的名字。此外，在图14 中采用了逻辑连线办法，即名字相同的连线（或总线）在电路上是相连的（而不必一定要画出连接线）。这种方法可使电路图简练。 利用File Project Save & Check 来保存和检查电路图。 图14 exampl1.gdf电路图8. 观察顶层电路图的层次结构 点击MAX+plus菜单 Hierarchy Display （层次显示），打开Hierarchy Display 窗口，观察顶层电路图exampl1.gdf的层次结构（见图15）。 图15 顶层电路图exampl1.gdf的层次结构9. 编译和适配exampl1电路由于MAX+plus软件对exampl1电路图的编译和器件适配工作是连续进行的，故在编译之前需要选择希望使用的可编程器件（也可让MAX+plus软件自行选择合适的器件）。本例由软件自行选择器件。若希望选择器件，则利用Assign （指定） Device（器件），得到Device对话框来选择器件。此外，在对VHDL文件编译前，需要选择VHDL的版本号。为此，在Compiler窗口下，利用主菜单的Interfaces（接口） VHDL Netlist Reader Settings(读者设置VHDL网表)打开相应的窗口，并在VHDL Version (版本)栏中选择VHDL 1987 或者 VHDL 1993 版本。 利用MAX+plus Compiler（编译器）进入Compiler窗口（图16），点击Start钮来编译电路。 如果编译成功，则出现图17所示的结果。点击“确定”钮，回到原来的窗口。在图16 的info（信息）行中示出：软件自行选择了EPM7032LC44-6型器件，并且适配成功。 图 16 Compiler窗口 图17 编译成功10. 建立exampl1顶层电路的输入波形 一旦编译成功，可利用仿真来观察eaxmpl1电路的行为。 为了在仿真后自动产生各输出信号，在仿真之前需规定exampl1电路的输入波形，利用MAX+plus Waveform Editor进行输入波形的编辑。 在编译电路时，已建立了所有可以得到的探测点的清单，并存为Simulator Netlist File (SNF)仿真网表文件。 在Waveform Editor窗口，点击鼠标右键弹出菜单，从中选择Enter Nodes from SNF。在Enter Nodes from SNF窗口中，点击List钮。点击“ = ”钮来选择你希望用作输入或输出的探测点。点击OK钮，回到Waveform Editor窗口（见图18）。在图18 的Name列中，每一行信号名的左边有一个图标，在图标内写有空心的I字，则表示该信号为输入信号；O字的为输出信号；B字的为内部（隐埋）信号。 图 18 Waveform Editor窗口编辑输入波形的具体步骤如下（见图19）。 利用Option Grid Size来选择波形的最小时间间隔；总的仿真时间可用 File End Time来定义。例如，设置Grid Size为50ns，End Time为10s。 图19 输入信号波形 在RESET行的Value处点击鼠标左键，则自Value之后的波形区变成黑条宽条。点击左边的第5个图标（即写有1字的图标），使变为恒1值。在波形的0ns 处压下鼠标左键并拖拽到150ns处，则从0 150ns的这段波形变为黑色宽条；再点击左边的第4个图标（即写有0字的图标），使该段波形变为0值（见图19）。 仿照上面的方法，按照图19 所示的波形编辑EN和SEL 输入信号的波形。 在DATA02.0 行的Value处点击鼠标左键，则自Value之后的波形区变成黑条宽条。点击左边倒数第2个图标（即写有G字的图标），弹出Overwrite Group Value窗口，并按图20填写相关的值。然后，点击OK钮，则DATA02.0 输入波形的值改为4，并且DATA00，DATA01和DATA02的值分别自动改为0，0和1。 图20 Overwrite Group Value窗口 在CLK行的Value处点击鼠标左键，则自Value之后的波形区变成黑条宽条。点击左边倒数第4个图标（即画有红色钟表图案的图标），弹出Overwrite Clock窗口，并按图21填写相关的值。然后，点击OK钮。 利用FileSave As保存名为exampl1.scf的输入波形图。 图21 Overwrite Clock窗口11. 仿真exampl1电路 利用MAX+plusSimulator来启动仿真器。在Simulator窗口，点击Start钮，执行仿真。仿真完毕，点击Open SCF钮。观察仿真结果（见图22），并得知前面的设计（即图12和图14）是正确的。注：点击图22 左边的标有“ + ”或“ ”号的图标，可以将波形放