EDA技术实验1.doc

EDA技术实验 实验一：半加器设计1. 实验目的 1) 熟悉EDA设计流程；2) 熟悉QUARTUS II工具软件。2. 实验内容1) 建立文件夹打开电脑，进入WindowsXP操作系统建立自己的文件夹（目录），如的D:myeda。l QUARTUS II不能识别中文，文件及文件夹名不能用中文。2) 原理图设计输入打开QUARTUS II，选菜单FileNew，在弹出的File Type窗口中选择BlockDiagram/Schematic File项，按OK后打开原理图编辑窗。(1) 放置元件在原理图编辑窗中的任何一个空白处双击鼠标左键或单击右键,跳出一个选择窗，选择此窗中的Enter Symbol项输入元件，出现元件选择窗口。元件选择窗口中Symbol Libraries:的路径c: QUARTUS IImax2libprim下为基本逻辑元件库，双击之，在Symbol Files:下出现prim中的所有元件，选中你需要的元件（如：二与门，即and2）；或者在Symbol Name:中直接输入元件名称（and2），单击OK键。你需要的元件（and2）会出现在原理图编辑窗中。为了设计半加器，分别调入元件and2、not、xnor、input和output。l 如果安放相同元件，只要按住CTRL键，同时用鼠标拖动该元件。(2) 添加连线把鼠标移到引脚附近,则鼠标光标自动由箭头变位十字,按住鼠标左键拖动,即可画出连线。然后用鼠标分别在input和output的PIN-NAME上双击使其变黑色，再用键盘分别输入各引脚名：ain、bin、co和so。(3). 保存原理图单击FileSave as按扭,出现对话框,选择自己的目录（如c:myeda）、合适名称保存刚才输入的原理图，原理图的扩展名为.gdf,本实验取名hadd.gdf。如图1-1所示。图1-1 一位半加器图(4) 设置工程文件（Project）方法1 选择FileProjectSet Project to Current File，即将当前的设计文件设置成工程。方法2 如果设计文件未打开，选FileProjectName，然后在跳出的Project Name窗中找到c:myeda目录，在其File小窗口中双击hadd.gdf文件。l 选择此项后可以看到窗口左上角显示出所设文件路径的变化。3) 选择目标器件单击AssignDevice，跳出Device窗口，此窗口的Device Family是器件序列栏，首先在此栏中选定目标器件对应的序列名，如EPM7128S对应的是MAX7000S系列；EPF10K10对应的是FLEX10K系列等。根据实际情况完成器件选择后（如EPF10K10LC84-4），按OK键。l 应将此栏下方标有Show only Fastest Speed Grades的勾消去，以便显示出所有速度级别的器件。4) 编译（Compiler）单击QUARTUS IICompiler，跳出Compiler窗口，此编译器的功能包括网表文件的提取、设计文件的排错、逻辑综合、逻辑分配、适配（结构综合）、时序仿真文件提取和编程下载文件装配等。单击Start，开始编译。如果发现有错，排除错误后再次编译。5) 包装元件入库。编译通过后，单击FileCreate Default Symbol,当前文件变成了一个包装好的自己的单一元件（半加器：hadd），并被放置在工程路径指定的目录中以备后用。6) 用两个半加器及一个或门连接而成一位全加器我们将上述15步的工作看成是完成了的一个底层元件，并被包装入库。利用已做好的半加器hadd，完成原理图输入、连线、引脚命名、器件选择、保存、项目设置、编译等过程，完成顶层项目全加器的设计。如图1-2所示。图1-2 一位全加器l 半加器元件hadd的调用与库元件的调用方法一样。l 以文件名add.gdf存在同一目录（c:myeda）中。7) 仿真，测试项目的正确性（1）建立波形文件在编译通过的情况下，选择FileNew，再选择New窗中的Waveform Editor file项，或选QUARTUS IIWaveform Editor项，打开波形编辑窗。（2）输入节点信号在波形编辑窗的上方选择NodeNodes from SNF。在弹出的窗口中,首先单击右上方的List键，这时左窗口将列出该项设计的所有信号节点。由于设计者有时只需要观察其中部分信号的波形，因此要利用中间的“=”键将需要观察的节点选到右栏中，然后单击OK键。（3）设置仿真参数波形编辑窗中已经调入了全加器的所有节点信号，在设定测试电平之前，首先设定仿真参数。l 在Options选项中消去网格对齐Snap to Grid的选择（消去勾），以便能够任意设置输入电平，或设置输入时钟信号的周期。设定仿真时间宽度。选择FileEnd time选项，在End time选择窗中选择适当的仿真时间域（如100us）。（4）加上输入信号参考图2-6为输入信号设定测试电平，利用功能键为ain、 bin和cin加上适当的电平，以便仿真后能测试sum和cout输出信号。（5）波形文件存盘选择FileSave as选项，按OK键即可。由于存盘窗中的波形文件名是默认的（这里是add.scf），所以直接存盘即可。（6）运行仿真器选择QUARTUS IISimulator选项，单击跳出的仿真器窗口中的Start键。图8-3是仿真运算完成后的时序波形。l 刚进入图1-3的窗口时，应该将最下方的滑标拖向最左侧，以便观察到初始波形。图1-3 全加器的仿真波形8) 观察分析波形全加器add.gdf的仿真波形如图1-3所示，图中cin、bin和ain为输入信号电平的设置，观察输出波形的情况，根据电路知识，图示的全加器的时序波形是正确的。我们还可以进一步了解信号的延时情况。图1-3右侧的竖线是测试参考线，它上方标出的5.22us是此线所在位置对应的参考时间，它与鼠标箭头间的时间差显示在窗口上方的Interval小窗中。放大图1-3可以看到输入与输出波形间有一个小的延时量。9) 时序分析为了精确测量全加器输入与输出波形间的延时量，可打开时序分析器，选择quartusIITiming Analyzer项，单击跳出的分析器窗口中的Start键，延时信息即刻显示在图表中。其中左排的列表是输入信