EDA技术实用教程

1、E D A设计报告实验课程： EDA 技术实用教程一、实验名称 ：硬件电子琴电路设计二、实验目的 ：(1 )学习并掌握MAX+plus U软件开发系统的基本操作。( 2) 掌握硬件电子琴从软件设计到编程下载的各个步骤。( 3) 利用数控分频器设计硬件电子琴的实验并掌握设计思想。三、实验内容和原理。主系统由 3 个模块组成，顶层设计文件，有两个功能模块：TONE.VH和 SPEAKER.VHD模块TONE是音阶发生器，当8位发声控制输入INDEX中某一位为 高电平时，则对应某一音阶的数值将从端口 TONE输出，作为获得该 音阶的分频预置值；同时由 CODE输出对应该音阶简谱的显示数码， 如 5，

2、并由HIGH输出指示音阶高8度显示。其语句结构只是类似 与真值表的纯组合电路描述，其中的音阶分频预置值，如Tone = 1290 是根据产生该音阶频率所对应的分频比获得的。模块SPEAKE中的主要电路是一个数控分频器，它由一个初值可 预置的加法计数器构成，当模块 SPEAKEI由端口 TONE获得一个2进 制数后，将以此值为计数器的预置数，对端口CLK12MH输入的频率进行分频，之后由SPKOU向扬声器输出发声。原理电路图试实验。建议使用实验电路模式“ 3”，用短路帽选择“ CLOCK”的输入频率选择12MHz此信号作为系统输入信号CLK12MHZ键8至键1作为INDEX输入信号控制各音阶；选

3、择数码管1显示琴音简谱码，发光管D1显示高8度。四、主要仪器设备1、PC机1台2、MAX+plus H软件开发系统1套3、EDA实验箱1台五、实验步骤图2 MAX+plusII 一般设计流程1：编辑输入并存盘VHDL原文件与原理图设计方法一样，首先应该建立好工作库目录，以便设计工程项目的存储。接下去是打开MAX+plusII ,选择菜单“File ”“New”，在框中选中“ Text Editor file”，按“OK”按钮，即选中了文本编辑方式。在出现的“Un titled-Text Editor ”文本编辑窗中键入图VHDL程序，输入完毕 后，选择菜单“ FileSave ”，即出现 “S

4、ave As”对话框。首先在“ Directories ”目录框中选择自己已建立好的存放本文件 的目录E:*,然后在“File Name”框中键入文件名*.vhd按“OK按钮.2 :将当前设计设定为工程需要特别注意的是，在编译/综合*.vhd之前，需要设置此文件为工程文件： Project 。选择菜单 File Project Set Project to Current File ，当前的设计工程即被指定为。 也可以通过选 File ProjectName，在跳出的“ ProjectName”窗中指定 E:* 下的*vhd为当前的工程。在设定工程文件后，应该选择用于编程的目标芯片：选择菜 单

5、AssignDevice，在弹出的对话框中的 Device Family下拉栏中， 例如选择 FLEX10K ，然后在 Devices 列表框中选择 芯片型号“ EP1K30LC144-3 ”，按 OK。3: 选择 VHDL 文本编译选菜单“ MAX+plus II ”“Compiler ”菜单，出现编译窗后，需要根据自己输入的 VHDL文本格式选择VHDL文本编译 版本号。选择界面上方的 Interfaces VHDL Netlist ReaderSettings，在弹出的窗口中选“ VH D L1987 ”或“ V H D L1993 ”。由于综合器的 VHDL1993 版本兼容 VHDL

6、1987 版本的表 述，所以如果设计文件含有 VHDL1987 或混合表述，都应该选 择“ VHDL993 ”项。最后按“ START”键，运行编译器。 4: 时序仿真首先选择菜单“ File ”“ New”，打对话框，选择Waveform Editor ，按“ OK”按钮后进入仿真波形编辑窗。接 下去选择菜单“ Node ”“Enter Nodes from SNF ”，进入 仿真文件信号接点输入窗，按右上角“ List ”键后，将测试信 号输入仿真波形编辑窗。选择 Options 项，将 Snap to Grid 的勾去掉；选择“ File ”“ End Time ”，设定仿真时间区域。给

7、出输入信号后，选择MAX+plusII 菜单 Simulator 进行仿真运算 .5: 引脚锁定如果以上的仿真测试正确无误， 就应该将设计编程下载进选定的 目标器件中，如 EPF10K10 ，作进一步的硬件测试，以便最终了 解设计项目的正确性。这就必须根据评估板、开发电路系统或 EDA 实验板的要求对设计项目输入输出引脚赋予确定的引脚， 以 便能够对其进行实测。操作如下： 选 择 Assign 项 及 其 中 的 引 脚 定 位 PinLocationChip 选项，在跳出的窗口中的 Node Name 栏中用键盘输入全加器的端口名。 如果输入的端口名正确， 在右 侧的 Pin Type 栏将

8、显示该信号的属性。 在左侧的 Pin 一栏中，用键盘输入该信号对应的引脚编 号，然后按下面的 Add 键。分别将信号锁定在对应的引脚上， 按 OK 键后结束。特别需要注意的是，在锁定引脚后必须再通过MAX+plusII 的 Compiler 选项，对文件从新进行编译一次， 以便将引脚信息编如入下载文件中6: 硬件测试在实验系统上验证设计的正确性，完成硬件测试。目标器件是EPF10K10，选择实验电路模式3进行实验箱操作。编程下载和硬件测试的步骤如下：(1) 选 ” MAX+plus II 项中的“ Programmer” 项，跳出Programmer 窗后，选 Options 项中的硬件设置项

9、“ HardwareSetup”，在此窗的下拉窗中选“ ByteBlaster (MV) ”项，点击 OK 即可。(2) 将实验板连接好，接好电源，点“Configure”，即进行 编程下载。(3) 选实验电路模式“ NO.3 ”后，进行实验操作。 附程序如下 ：一 SPEAKER 的 VHDL 文件：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY Speaker ISPORT ( clk1 : IN STD_LOGIC;Tone1 : IN INTEGER RANGE 0 TO 16#7FF#; SpkS : OUT STD_LOGIC );E

10、ND;ARCHITECTURE one OF Speaker ISSIGNAL PreCLK , FullSpkS : STD_LOGIC;BEGINDivideCLK : PROCESS(clk1) VARIABLE Count4 : INTEGER RANGE 0 TO 15;BEGINPreCLK 11 THEN PreCLK = 1; Count4 := 0;ELSIF clk1EVENT AND clk1=1 THEN Count4 := Count4 + 1;END IF;END PROCESS;GenSpkS : PROCESS(PreCLK, Tone1)VARIABLE Co

11、unt11 : INTEGER RANGE 0 TO 16#7FF#;BEGINIF PreCLKEVENT AND PreCLK = 1 THENIF Count11=16#7FF# THEN Count11 := Tone1; FullSpkS = 1;ELSE Count11:=Count11 + 1; FullSpkS = 0;END IF;END IF;END PROCESS;DelaySpkS : PROCESS(FullSpkS)VARIABLE Count2 : STD_LOGIC;BEGINIF FullSpkSEVENT AND FullSpkS = 1 THEN Coun

12、t2 := NOT Count2;IF Count2 = 1 THEN SpkS = 1; ELSE SpkS Tone= 773; CODE = 1; HIGHTone=912; CODE = 2; HIGHTone=1036;CODE= 3; HIGHTone=1116;CODE= 4; HIGHTone=1197;CODE= 5; HIGHTone=1290;CODE= 6; HIGHTone=1372;CODE= 7;HIGHTone=1410;CODE= 1;HIGHTone=2047;CODE= 0;HIGHl ndex1.To ne=To ne2,CODE=CODE1,HIGH=

13、HIGH1);u2 :Speaker PORT MAP (clk1=CLK12MHZ,To ne1=To ne2,SpkS=SPKOUT );END;SPEAR的波形仿真：200.0ns400 OnsGOO.Ons800.0nsUIilL1 clk10200 Ons1400.0ns1600.0nsI800.0ns1SpkS0200 Ons400.0ns600.0ns800.0ns1 1 1 1u7 TonelH222111 (222 X 225 J 226 :(2293P2A (22D X22E X 231200.0ns400 OnsGOO.Ons800.0nsIlliq/ Count4HO0

14、_)(1 :f 2)(_3_DPTONE的波形仿真:100.0ns 200.0ns 300.0ns 400.0ns 500.0ns 600.0ns 700.0ns 800.0ns SCO1 1 1 1 1 1 14 HIGH0100.0ns 200.0ns 300.0ns 400.0ns 500.0ns 600.0ns 700.0ns 800.0ns 900IIIIaX IndexH 1A11 X 1213 XX 15 X 1617 X 18 X 19 ：100.0ns 200.0ns 300.0ns 400.0ns 500.0ns 600.0ns 700.0ns 800.0ns SCO1 1

15、 1 1 1 1 1CODEHO0100.0ns 200.0ns 300.0ns 400.0ns 500.0ns 600.0ns 700.0ns 800.0ns SCO1 1 1 1 1 1 1ToneH7FF7FFTOP波形仿真:200”0ns400 OnsGOO.Ons800.0nsIlliCLK12MHZ0200.0ns400.0nsit600.0ns800.0nsI1SPKOUT0200.0ns400 OnsGOO.Ons800.0nsIlli莎 IIMDEX1H 1100 X 11 X 00 I11 )(00 X 11200.Dns400.0nsi|600.0nsi800.0ns1& CODE1HO0r0I 0200 Ons400.0ns600.0ns800.0nsriIII|tone:u1|lndexH 1100)( 11