4.1 原理图方式设计初步

第 4 章原理图输入设计方法

4.1 4.1 原理图方式设计初步原理图方式设计初步4.1.1 4.1.1 基本设计步骤基本设计步骤

步骤 1 ：为本项工程设计建立文件夹注意：文件夹名不能用中文，且不可带空格。

第第 44 章原理图输入设计方法章原理图输入设计方法

第 4 章原理图输入设计方法为设计全加器新建一个文件夹作工作库

文件夹名取为My_prjct注意，不可用中文！

第 4 章原理图输入设计方法步骤 2 ：输入设计项目和存盘

图 4-1 进入 MAX+plusII ，建立一个新的设计文件

使用原理图输入方法设计，必须选择打开原理图编辑器新建一个设计文件


图 4-2 元件输入对话框

首先在这里用鼠标右键产生此窗，并选择“Enter Symbol”输入一个元件

然后用鼠标双击这基本硬件库这是基本硬件库中的各种逻辑元件

也可在这里输入元件名，如2 输入与门AND2 ，输出引脚：OUTPUT

第 4 章原理图输入设计方法· Prim： Altera 的图元（基本逻辑块）。 · Mf:74 系列逻辑等效宏库。 · Mega-lpm: 参数化模块库、宏功能高级模块（如 busmux 、 csfifo 、 cadram 、 parallel-add 等）和 IP

功能模块（如 UARTs 、 FFT 、 FIR 、 PCI 等）。 · edif: edif 接口库。

第 4 章原理图输入设计方法在图形设计文件中输入图元和宏功能符号的步骤如下： 1 ）输入 Altera 图元 10 选择工具按钮有效时，在图形编辑器窗口的空白处单击鼠标左键以确定输入位置。 20 在 Symbol 菜单中选择 Enter Symbol 或单击鼠标右键并选择 Enter Symbol ，或双击鼠标左键，将出现一个 Enter Symbol 对话框，在 Symbol Libraries 框中双击选择“ ..\maxplus2\max2lib\prim”。

30 所有的 Altera 图元以列表方式显示出来，选择你想输入的图元，然后双击或选择 OK 按钮。此时所选中的图元就出现在图形编辑器窗口中。只要重复上述三步，就可连续选取图元。

第 4 章原理图输入设计方法2 ）输入 74 系列的符号 74 系列的符号的输入方法与图元的输入方法相似。 10 当 Enter Symbol 对话框出现后，在 Symbol Libraries 对话框中双击选择 “ .\maxplus2\max2lib\mf” 路径。 20 在 Symbol Files 对话框中选择需要的 74 系列符号，然后双击或选择 OK 按钮，所选中的 74 系列符号就出现在图形编辑器窗口中，如图 4.2-2 所示。图中的 74138 就是所选中的 74 系列符号。如要连续选取 74 系列器件，则只要重复上述几步就可以了。


图 4.2-2 输入 74 系列符号

第 4 章原理图输入设计方法3 ）输入 LPM 符号 LPM（ Library Parameterized Megafunction ）符号的输入方法与前两种符号的输入方法相似。 10 在 Enter Symbol 对话框出现后，在 Symbol

Libraries 框中双击选择 “ .\maxplus2\max2lib\mega-lpm” 路径。 20 在 Symbol Files 框中选择需要的 lpm 符号 , 然后点击 OK 按钮，或双击选择需要的 lpm 符号。此时 lpm

符号就出现在图形编辑器窗口中，并出现输入参数对话框，如图 4.2-3 所示。输入需要的参数后点击 OK 按钮。


图 4.2-3 lpm 符号输入参数对话框

第 4 章原理图输入设计方法 30 在图形编辑器窗中双击 lpm 符号的参数框（位于符号的右上角），也出现 lpm 符号参数对话框，可输入或改变参数。在 Port Status 框中选择 Unused ，可将不需要的信号去掉。 40 也可利用 MegaWizard Plug In Manager 输入宏功能符号和 LPM 库函数。如输入一个存储器的步骤如下：在图形编辑器窗口空白处双击鼠标左键，出现 Enter Symbol 对话框后点击 MegaWizard PlugIn Manager 按钮，或在 File 菜单中选择MegaWizard Plug In Manager 项，然后选中 Create a new

custom megafunction variation ，再点击 Next 按钮。

第 4 章原理图输入设计方法在 Available Megafunctions 列举中点击“ +” 按钮，扩展 storage 文件夹，然后选择 LPM-ROM ，在右边的对话框中输入你所希望的输出文件名和类型，如 rom和 AHDL,如图 4.2-4 所示。在其后的 address input bus 宽度输入 8 ， q output bus 宽度输入 4 ，输出符号名为 rom ，其它为缺省值，然后点击OK 按钮。在所希望的地方点击左键插入 rom 符号。一个新名为rom 的符号出现在图形编辑器窗中，双击 rom 符号，还可对具体参数进行编辑。用户以后就可以直接调用该符号了。


图 4.2-4 MegaWizard Plug In Manager 窗口


图 4-3 将所需元件全部调入原理图编辑窗

连接好的原理图

输出引脚：OUTPUT

输入引脚：INPUT

将它们连接成半加器

第 4 章原理图输入设计方法连线如果需要连接两个端口，可将鼠标移到其中一个端口，这时鼠标自动变为“ +” 形状，然后可按以下步骤操作： (1) 一直按住鼠标的左键并将鼠标拖到第二个端口。 (2) 放开左键，则一条连接线被画好了。 (3) 如果需要删除一根连接线，单击这根连接线并按 Del 键即可，如图 4.2-5 所示。


图 4.2-5 连线图

第 4 章原理图输入设计方法为引脚和节点命名 1 ）放置输入引脚和输出引脚放置输入引脚和输出引脚的方法与图元的输入方法相似，即在图形编辑器窗口的空白处单击鼠标左键以确定输入位置，然后在 Symbol 菜单中选择 Enter Symbol 或双击鼠标左键，将出现一个 Enter Symbol 对话框。只要在 Enter Symbol 对话框中键入 Input（ Output ），然后选择 OK 按钮，符号 INPUT（ OUTPUT ）就出现在图形编辑器窗口中。

第 4 章原理图输入设计方法如果要重复放置同一符号或器件，用复制的方法，可提高图形输入的效率。一种是利用 edit 中的 copy 命令进行复制，另外一种方法是将鼠标放在所要复制的符号或器件上，按下 Ctrl 键和鼠标左键不放，拖曳鼠标至所需要的位置，这样就完成了符号或器件的复制。

第 4 章原理图输入设计方法2 ）为引脚命名在引脚上的 PIN-NAME 处双击鼠标左键，然后输入指定的名字。 3 ）为连线命名点击鼠标左键选中需命名的线，然后输入名字。对 n 位宽的总线 A 命名时，可以采用 A［ n 1..0 ］形式，其中单个信号用 A0, A1, A2, …, An 形式。


图 4-4 连接好原理图并存盘

首先点击这里文件名取为：h_adder.gdf

注意，要存在自己建立的文件夹中

第 4 章原理图输入设计方法步骤 3 ：将设计项目设置成工程文件 (PROJECT)

图 4-5 将当前设计文件设置成工程文件

首先点击这里然后选择此项，将当前的原理图设计文件设置成工程

最后注意此路径指向的改变


注意，此路径指向当前的工程！

第 4 章原理图输入设计方法步骤 4 ：选择目标器件并编译

图 4-6 选择最后实现本项设计的目标器件

首先选择这里器件系列选择窗，选择 ACEX1K系列

根据实验板上的目标器件型号选择，如选 EP1K30

注意，首先消去这里的勾，以便使所有速度级别的器件都能显示出来


图 4-7 对工程文件进行编译、综合和适配等操作

选择编译器

编译窗

第 4 章原理图输入设计方法消去 Quartus 适配操作

选择此项消去这里的勾

第 4 章原理图输入设计方法完成编译！

第 4 章原理图输入设计方法步骤 5 ：时序仿真和包装入库

(1) 建立波形文件。

首先选择此项，为仿真测试新建一个文件选择波形编辑器文件


(2) 输入信号节点。图 4-8 从 SNF 文件中输入设计文件的信号节点

从 SNF 文件中输入设计文件的信号节点

点击“ LIST”

SNF 文件中的信号节点


图 4-9 列出并选择需要观察的信号节点

用此键选择左窗中需要的信号进入右窗最后点击“ OK”


图 4-9 列出并选择需要观察的信号节点

(3) 设置波形参量。

图 4-10 在 Options 菜单中消去网格对齐 Snap to Grid 的选择 ( 消去对勾 )

消去这里的勾，以便方便设置输入电平


(4) 设定仿真时间。

图 4-11 设定仿真时间

选择 END TIME调整仿真时间区域。选择 60 微秒比较合适


(5) 加上输入信号。

图 4-12 为输入信号设定必要的测试电平或数据

(6) 波形文件存盘。

图 4-13 保存仿真波形文件

用此键改仿真区域坐标到合适位置。点击‘ 1’ ，使拖黑的电平为高电平

第 4 章原理图输入设计方法(7) 运行仿真器。

图 4-14 运行仿真器

选择仿真器

运行仿真器

第 4 章原理图输入设计方法(8) 观察分析半加器仿真波形。

图 4-15 半加器 h_adder.gdf 的仿真波形


(9) 为了精确测量半加器输入与输出波形间的延时量，可打开时序分析器 .

图 4-16 打开延时时序分析窗

选择时序分析器

输入输出时间延迟

第 4 章原理图输入设计方法(10) 包装元件入库。

选择菜单“ File”→“Open”，在“ Open”对话框中选择原理图编辑文件选项“ Graphic Editor Files”，然后选择 h_adder.gdf，重新打开半加器设计文件，然后选择如图 4-5 中“ File”菜单的“ Create Default

Symbol”项，将当前文件变成了一个包装好的单一元件(Symbol)，并被放置在工程路径指定的目录中以备后用。


步骤 6 ：引脚锁定

选择引脚锁定选项

引脚窗

第 4 章原理图输入设计方法此处输入信号名

此处输入引脚名

按键“ADD”即可

注意引脚属性错误引脚名将无正确属性！

第 4 章原理图输入设计方法再编译一次，将引脚信息进去

第 4 章原理图输入设计方法选择编程器，准备将设计好的半加器文件下载到目器件中去编程窗

第 4 章原理图输入设计方法步骤 7 ：编程下载

(1) 下载方式设定。

图 4-18 设置编程下载方式

在编程窗打开的情况下选择下载方式设置

选择此项下载方式

第 4 章原理图输入设计方法步骤 7 ：编程下载(1) 下载方式设定。

图 4-18 设置编程下载方式

(2) 下载。图 4-19 向 EF1K30 下载配置文件

下载（配置）成功！

第 4 章原理图输入设计方法步骤 8 ：设计顶层文件

(1) “仿照前面的步骤2”，打开一个新的原理图编辑窗口

图 4-20 在顶层编辑窗中调出已设计好的半加器元件

第 4 章原理图输入设计方法(2) 完成全加器原理图设计，并以文件名 f_adder.gdf 存在同一目录中。

(3) 将当前文件设置成 Project ，并选择目标器件为EPF10K10LC84-4。

(4) 编译此顶层文件 f_adder.gdf ，然后建立波形仿真文件。

图 4-21 在顶层编辑窗中设计好全加器

第 4 章原理图输入设计方法(5) 对应 f_adder.gdf 的波形仿真文件，参考图中输入信号cin、 bin和 ain 输入信号电平的设置，启动仿真器Simulator ，观察输出波形的情况。

(6) 锁定引脚、编译并编程下载，硬件实测此全加器的逻辑功能。图 4-22 1 位全加器的时序仿真波形

第 4 章原理图输入设计方法44.1.2 .1.2 设计流程归纳设计流程归纳

图 4-23 MAX+plusII 一般设计流程

第 4 章原理图输入设计方法4.2 4.2 较复杂电路的原理图设计较复杂电路的原理图设计44.2.1 .2.1 设计有时钟使能的两位十进制计数器设计有时钟使能的两位十进制计数器

(1) 设计电路原理图

图 4-24 用 74390 设计一个有时钟使能的两位十进制计数器

第 4 章原理图输入设计方法(2) 计数器电路实现

图 4-25 调出元件 74390

图 4-26 从 Help 中了解 74390 的详细功能

第 4 章原理图输入设计方法(3) 波形仿真

图 4-27 两位十进制计数器工作波形

第 4 章原理图输入设计方法44.2.2 .2.2 频率计主结构电路设计频率计主结构电路设计

图 4-28 两位十进制频率计顶层设计原理图文件


图 4-29 两位十进制频率计测频仿真波形

第 4 章原理图输入设计方法4.2.3 4.2.3 测频时序控制电路设计测频时序控制电路设计图 4-30 测频时序控制电路

图 4-31 测频时序控制电路工作波形

第 4 章原理图输入设计方法44.2.4 .2.4 频率计顶层电路设计频率计顶层电路设计

图 4-32 频率计顶层电路原理图 ( 文件： ft_top.gdf)


图 4-33 频率计工作时序波形

第 4 章原理图输入设计方法44.2.5 .2.5 设计项目的其他信息和资源配置设计项目的其他信息和资源配置

(1) 了解设计项目的结构层次

图 4-34 频率计 ft_top 项目的设计层次

第 4 章原理图输入设计方法(2) 了解器件资源分配情况

图 4-35 适配报告中的部分内容


图4--36 芯片资源编辑窗

第 4 章原理图输入设计方法(3) 了解设计项目速度 /延时特性

图 4-37 寄存器时钟特性窗

图 4-38 信号延时矩阵表

第 4 章原理图输入设计方法(4) 资源编辑(5) 引脚锁定

图 4-39 Device View 窗

第 4 章原理图输入设计方法LCs手工分配：

图 4-40 适配器设置


图 4-41 手工分配 LCs

第 4 章原理图输入设计方法4.3 4.3 参数可设置参数可设置 LPMLPM兆功能兆功能块块4.3.1 4.3.1 基于基于 LPM_COUNTERLPM_COUNTER 的数控分频器设的数控分频器设计计

图 4-42 数控分频器电路原理图

第 4 章原理图输入设计方法当 d[3..0]=12( 即 16 进制数： C) 时的工作波形。

图 4-43 数控分频器工作波形

第 4 章原理图输入设计方法44.3.2 .3.2 基于基于 LPM_ROMLPM_ROM 的的 44 位乘法器设位乘法器设计计

图 4-44 用 LPM_ROM 设计的 4 位乘法器原理图

第 4 章原理图输入设计方法(1) 用文本编辑器编辑 mif 文件

LPM_ROM 中作为乘法表的数据文件 rom_data.mif

WIDTH = 8 ;

DEPTH = 256 ;

ADDRESS_RADIX = HEX ;

DATA_RADIX = HEX ;

CONTENT BEGIN

00:00 ; 01:00 ; 02:00 ; 03:00 ; 04:00 ; 05:00 ; 06:00 ; 07:00 ; 08:00 ; 09:00;

10:00 ; 11:01 ; 12:02 ; 13:03 ; 14:04 ; 15:05 ; 16:06 ; 17:07 ; 18:08 ; 19:09;

20:00 ; 21:02 ; 22:04 ; 23:06 ; 24:08 ; 25:10 ; 26:12 ; 27:14 ; 28:16 ; 29:18;

30:00 ; 31:03 ; 32:06 ; 33:09 ; 34:12 ; 35:15 ; 36:18 ; 37:21 ; 38:24 ; 39:27;

40:00 ; 41:04 ; 42:08 ; 43:12 ; 44:16 ; 45:20 ; 46:24 ; 47:28 ; 48:32 ; 49:36;

50:00 ; 51:05 ; 52:10 ; 53:15 ; 54:20 ; 55:25 ; 56:30 ; 57:35 ; 58:40 ; 59:45;

60:00 ; 61:06 ; 62:12 ; 63:18 ; 64:24 ; 65:30 ; 66:36 ; 67:42 ; 68:48 ; 69:54;

70:00 ; 71:07 ; 72:14 ; 73:21 ; 74:28 ; 75:35 ; 76:42 ; 77:49 ; 78:56 ; 79:63;

80:00 ; 81:08 ; 82:16 ; 83:24 ; 84:32 ; 85:40 ; 86:48 ; 87:56 ; 88:64 ; 89:72;

90:00 ; 91:09 ; 92:19 ; 93:27 ; 94:36 ; 95:45 ; 96:54 ; 97:63 ; 98:72 ; 99:81;

END ;


图 4-45 LPM_ROM 参数设置窗口


图 4-46 LPM_ROM 构成的乘法器仿真波形

第 4 章原理图输入设计方法(2) 用初始化存储器编辑窗口编辑 mif 文件

图 4-47 在 Initialize Memory 窗口中编辑乘法表地址 /数据

第 4 章原理图输入设计方法4.4 4.4 波形输入设计方法波形输入设计方法

图 4-48 待设计电路的预设输入输出波形


图 4-49 打开 wdf 波形文件编辑器


图 4-50 输入待设计电路的信号名


图 4-51 输入信号名及其端口属性


图 4-52 输出时序信号设置


作业作业P166 6-3P166 6-3，， 6-46-4

4.1 原理图方式设计初步

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