实验七基于PLD芯片的时序逻辑设计与实现I PPT课件

1,实验七、基于PLD芯片的时序逻辑设计与实现I,2,1-1、原理图设计方法简介,原理图输入设计直观、便捷、操作灵活；QuartusII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）；QuartusII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。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。,3,1-2、建立原理图设计文件,点击File/New,在弹出菜单中选择DeviceDesignFiles选项卡，再选择BlockDiagram/SchematicFile选项，单击OK后即打开原理图编辑窗口；将该原理图设计文件存盘，后缀名为*.bdf;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；在对话框中选择需要的元件放置在图纸上再连线,4,1-3、原理图设计中常用基本元件的调用,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）常用的基本逻辑门放置在：c:/altera/quartus60/library/primitives/logic中74系列宏模块放置在：c:/altera/quartus60/library/others/maxplus2中输入（input）、输出（output）端口放置在：c:/altera/quartus60/library/primitives/pin中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；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。,5,1-4、原理图设计中的基本操作及连线要点,元件的移动、选择、删除、旋转等基本操作；如何画单数据线？如何画总线？单数据线连接及标号定义方法；总线连接及标号定义定义方法；如Q3.0表示一个4位位宽输出的总线；何种场合需要使用总线来连接？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；,6,1-5、如何将已有设计作为模块调用,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；对于VHDL等源程序文件，生成功能模块的方法如图：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/CreatUpdate/CreatSymbolFilesforcurrentfile，来生成功能模块，但只能针对被打开的当前文件,7,1-6、原理图设计示例,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；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。8位双向移位扭环计数器设计（选讲或作课后训练）,8,1-7、结语,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；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。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！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。,9,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,10,（1）、可编程逻辑背板概况,可编程逻辑器件选用Altera公司新一代CPLD器件：MAXII系列的EPM240T100C5；逻辑单元（LE）240个，等效宏单元192个，最大用户I/O80个；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）；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；通过PC机USB接口与背板连接，下载所做的设计，简单、方便。,11,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,12,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。,13,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,14,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GND。,15,(2)、背板使用说明,1、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）；2、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。3、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。,16,PC机配套下载器实验背板连接OK示意图,17,左侧孔：Hole1-Hole17；右侧孔：Hole23-Hole40；上侧孔：Hole1-Hole22-为有效接线孔使用时使用连接线接到目标处即可；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,18,3、设计任务及要求,用原理图方