EDA数字设计之全加器

1、Quartus软件介绍(全加器)，电子技术实验(二)，提出了问题，并设计了一个数字时钟来完成以下功能：实现小时，分，秒的计时；可以计时12小时或24小时；具有异步清零和启动/停止功能；时间可以调整。用数码管显示时、分、秒；具有报时功能；您可以继续设计其他万年历功能，如日、周、月和年。可以设计秒表功能和闹钟功能。解决方案1传统数字系统设计方法，1。根据设计要求划分功能模块；2.确定输入和输出之间的关系，画一个真值表，并写一个逻辑表达式；4.利用公式或卡诺图进行人工简化；5.根据简化的逻辑表达式绘制电路原理图；6.在面包板上进行实验，验证电路的正确性；7.如果没有错误，将印刷电路板图粘贴在带有地图

2、符号的透明膜上；8.检查疏散板工厂制造的板；9.安装并调试印刷电路板。如果有一个大错误，修改设计，重复上述过程，并再次制作电路板。积木之道！基于电路板的设计方法采用固定功能器件(通用器件)，通过设计电路板实现系统功能。在系统硬件设计的后期，采用传统的数字系统设计方法、特点、自底向上的设计方法和通用逻辑器件进行仿真和调试。主要设计文件是电路原理图，传统数字系统设计方法的缺点和低效率，这些几乎都是手工完成的！设计周期很长；容易出错；芯片种类繁多，数量众多，受到市场的限制；设计灵活性差；该产品体积庞大。解决方案2现代数字系统设计方法，首先，在计算机上安装EDA软件，可以帮助设计者自动完成几乎所有的设

3、计过程；通过选择合适的可编程逻辑器件芯片，整个数字系统可以在一个芯片中实现。基于芯片的设计方法采用可编程逻辑器件和EDA开发工具，通过芯片设计实现系统功能。EDA软件，空白可编程逻辑器件，数字系统，编程，现代数字系统设计方法(续1)，1。根据设计要求划分功能模块2。可编程逻辑器件开发(使用EDA工具)(1)设计输入：使用原理图或硬件描述语言(HDL)描述输入和输出之间的逻辑关系，并将整个原理图或程序输入计算机；(2)设计编译：EDA工具可以自动合成逻辑，将功能描述转换为特定可编程逻辑器件的门级描述或网表文件，并自动将网表文件适应特定芯片进行布局和布线；(3)功能仿真和时序仿真；(4)将程序下载

4、到实际芯片上，并在实验平台上进行验证；(5)如果在每个阶段有任何问题，可以直接在计算机上修改设计，并重复上述过程。现代数字系统设计方法(续2)，3。设计含有可编程逻辑器件芯片的电路板(1)在计算机上用EDA软件绘制电路原理图；(2)检查电气规则后，自动生成网表文件；(3)用电子设计自动化软件绘制印刷电路板图并自动布线；(4)自动检查设计规则，然后输出文件并制作电路板。优点：高效率所有这些几乎都是在计算机的帮助下使用EDA软件自动完成的！易于检查错误和修改；设计周期短，成功率高；这种产品体积小。现代数字系统设计方法通常采用自顶向下的设计方法，在系统硬件设计的早期采用可编程逻辑器件进行仿真。主要设

5、计文件是用硬件描述语言编写的源程序，降低了硬件电路设计的难度和特点，自行定义器件内部的逻辑和引脚，写出真值表或状态表，EDA开发工具自动将逻辑综合仿真程序下载到PLD。基于该芯片，采用可编程逻辑器件，通过芯片设计，利用EDA开发工具实现系统功能。，什么是EDA技术？电子设计自动化(EDA)是一种先进的硬件设计技术，在计算机的帮助下完成电子产品设计！它是一套基于计算机平台设计电子系统的先进软件工具。EDA技术类、集成电路布局设计、可编程逻辑器件设计、电路设计、印刷电路板设计、模拟电路、数字电路、混合电路、设计输入、逻辑综合、仿真、编程下载、本课程内容！学习电子设计自动化有什么用？这很有趣，你可以

6、根据自己的想法设计一个芯片！我也想参加全国大学生电子设计竞赛！啊，毕业设计正好可以用啊！原来，一个完整的计算机系统可以在一个芯片上设计出来！找工作是一种技能！电子设计自动化(EDA)技术是以计算机科学和微电子技术的发展为先导，融合计算机图形学、拓扑逻辑、微电子技术和结构、计算数学等计算机应用学科的最新成果的先进技术。它是在先进的计算机工作平台上开发的一套电子系统设计软件工具。自20世纪60年代中期以来，人们不断开发各种计算机辅助设计工具来帮助设计者设计集成电路和电子系统。集成电路技术的不断发展对电子设计自动化技术提出了新的要求，推动了电子设计自动化技术的发展。电子设计自动化及其发展，第一阶段：

7、计算机辅助设计阶段，第二阶段：电子设计自动化阶段，第三阶段：电子设计自动化发展阶段，电子设计自动化工具，电路仿真工具：主要用于模拟电路和数字电路的仿真，如SPICEPSPICE，EWB，MULTISIM等；电路板设计工具：PROTEL、电源印刷电路板等。可编程器件开发工具：MAXPLUS II、QUARTUS II、MATLABDSP BUILDER等。电子设计自动化(EDA)是一种利用计算机工作平台从事电子系统和电路设计的电子设计自动化技术。电子设计自动化技术给电子系统设计带来了巨大的变化：(1)提高了设计效率，缩短了设计周期；(2)提高设计质量；(3)降低了设计成本；(4)充分发挥设计师的

8、创造力；(5)大大提高了设计结果的可重用性，省略了不必要的重复工作。EDA设计方法，传统设计方法对EDA设计方法，17。Quartus Altera公司设计的第四代可编程逻辑器件开发软件可以完成可编程逻辑器件设计输入、逻辑综合、布局布线、仿真、时序分析和器件编程的全过程，并支持SOPC(可编程片上系统)的设计和开发。它可以支持超过一百万个逻辑门的逻辑器件的开发，并为第三方工具提供无缝接口。Quartus支持以下设备：Stratix、Stratix GX、Stratix、Mercury、MAX3000A、MAX 7000B、MAX 7000S、MAX 7000AE、MAX、FLEX6000、FL

9、EX10K、FLEX10KA、FLEX10KE、Cyclone、APEX20KC、APEX 20 KC、APEX20KE和ACEX1K。设计者可以添加特定的约束来提高芯片的利用率。设计过程、设计准备、设计输入、设计处理、器件编程、功能仿真、器件测试、时序仿真，Quartus II软件设计过程主要包括：建立项目输入设计电路(以不同方式)、设计、编译、设计、仿真和下载，介绍Quartus设计过程、Quartus设计过程，要启动Quartus5.0，双击桌面上的Quartus5.0图标或点击开始按钮，在程序菜单中选择Quartus5.0，启动Quartus 5.0。其初始界面如图所示。建立项目使用Q

10、uartus II提供的新项目指南，我们可以轻松地建立项目：从主菜单中选择文件新建项目向导，将弹出如下图所示的对话框。，Quartus设计过程中，需要在上图的第一个空白处添加新项目工作目录的路径。为了便于管理，Quartus II软件要求将每个项目及其相关文件存储在单独的文件夹中。新建项目的名称需要添加到第二个空格中。第三个空白处需要添加的是项目顶层设计实体的名称，要求顶层设计实体名称与新建项目名称一致。如上图添加后，按下“下一步”按钮，弹出添加文件对话框，如下图所示。Quartus设计过程、新项目工作目录的路径、新项目的名称、项目顶层设计实体的名称、添加文件对话框、您可以选择在文件的空白处添

11、加其他现有设计文件来加入项目，或者您可以使用用户库路径名按钮向项目添加用户定义的库函数。按下“下一步”按钮继续下一步。如下图所示，弹出选择可编程逻辑器件的对话框。选择“是”手动选择所需设备，选择“否”由编译器自动选择。Quartus设计流程，在下一个弹出对话框中，通过选择器件的封装形式、引脚数和速度级别来限制可选器件的范围。如图所示。设备设置对话框，Quartus设计流程，EP1K30TC144-3，最后，由新工程指南建立的工程文档摘要显示所有上述设置选项。此时，新项目建立后，QuartusII设计软件界面顶部的标题栏将显示项目名称和存储路径。如下图所示。Quartus设计流程，2输入设计电路

12、点击标题栏中的文件新建对话框，如图所示。单击“新建”对话框的“设备设计文件”选项卡，框图/原理图文件，然后单击确定打开原理图编辑器窗口。四次设计流程、设计输入以及以开发系统所需的形式表达设计电路的逻辑功能的过程称为设计输入。设计输入有三种方式：(1)原理图输入适用于熟悉系统和各种电路的场合。(2)硬件描述语言的输入模式硬件描述语言通过文本描述设计，包括ABEL、AHDL、VHDL和Verilog，其中VHDL和Verilog已成为美国电气和电子工程师协会标准。(3)波形输入模式，Quartus设计流程，在编辑窗口的任意位置单击鼠标右键，从弹出的快捷菜单中选择输入元素项Insert - Symb

13、ol，则弹出如下图所示的输入元素对话框，Quartus设计流程，选择菜单文件-另存为命令，将设计好的原理图文件命名并保存到为此项目建立的文件夹中。四次设计流程、设计半加法器、四次设计流程、将设计项设置为可调用组件、四次设计流程、设计全加器顶层文件、三种设计编译设置：使用四次二提供的编译设置指南可以帮助我们轻松编译和设置一个项目。在主菜单中选择赋值/编译器设置向导选项，会弹出一个对话框，询问指定的编译器实体模块和设置名称。设置编译后，在主菜单中选择处理/开始编译来编译设置的项目。阅读编译报告：编译后自动生成的编译报告如图所示，其中包含关于如何将设计放入设备的所有信息。有设备使用统计，编译设置，底

14、层显示，设备资源利用率，状态机实现，方程，延迟分析结果，CPU使用资源。四次设计流程，四次设计流程，四次设计流程，编译报告：4设计模拟四次开发支持各种模拟输入方法，支持波形输入，如矢量波形文件(。矢量文件。vec)和列表文件(。tbl)，并且还支持Testbench，例如Tcl/TK脚本文件QuartusII模拟设置：可以帮助我们通过使用Quartus II提供的模拟设置指南来快速设置项目。从主菜单中选择分配/模拟器设置向导，并在弹出的对话框中输入指定的模拟实体模块和设置名称。Quartus设计流程，建立仿真波形文件：主菜单中的选择文件/新建选项，并在弹出的新建对话框中选择其他文件中的矢量波形

15、文件选项。设置模拟参数：来设置模拟时区。对于时间序列模拟，将模拟时间轴设置在合理的时间范围内是非常重要的。通常，设置的时间范围是几十微秒：Quartus设计流程，并选择工程端口信号节点进入波形编辑器。Quartus设计流程并编辑输入波形(输入激励信号)。Quartus设计流程，保存并启动模拟，Quartus设计流程，观察模拟波形，Quartus设计流程，5，设计下载：打开编程窗口和配置文件。首先，将实验系统与并口通信线连接，打开电源。在菜单工具中选择程序员，弹出如图所示的编程窗口。在模式列中有四种编程模式可供选择：JTAG、无源串行、有源串行和嵌入式。要直接配置现场可编程门阵列，在编程窗口的编

16、程模式下选择JTAG(默认)，并选中下载文件右侧的第一个小框。注意仔细检查下载文件的路径和文件名。如果配置文件没有出现或有错误，请单击左侧的“添加文件”按钮，手动选择该文件。四次设计流程和引脚设置：为了测试该全加器的硬件，其输入和输出信号应锁定在芯片确定的引脚上，并在编译后下载。选择“工具”菜单中的“分配”项目，进入如图所示的“分配编辑器”窗口。在“类别”列中选择“锁定”，或直接单击右上角的“锁定”按钮。Quartus设计流程，双击“至”列，在下拉列中选择该项目中要锁定的端口信号名称，如图所示；然后双击相应的位置列，并在出现的下拉列中选择与端口信号名称相对应的设备引脚编号。如果对应于ain，选择引脚8。Quartus设计流程、5、设计下载：集编程器。如果第一次安装Quartus，必须