Министерство образования Украины

Проектирование цифровых устройств на плис

Методические указания к практическим (лабораторным) работам

Содержание

Список сокращений, условных обозначений и терминов

Введение

1. Обзор существующих пакетов проектирования ЦУ на ПЛИС

   1. Программные средства фирмы Xilinx

   2. Моделирование цифровых устройств и разработка ПЛИС в системе OrCAD

   3. Системы разработки фирмы Altera

2. Система проектирования цифровых устройств на ПЛИС MAX+PLUS II

1. Описание основных функций и принципов работы с САПР MAX+PLUS II

2. Лабораторная работа №1. Графический ввод схемы устройства и функциональная симуляция с использованием САПР MAX+PLUS II

   1. Запуск системы MAX+PLUS II

   2. Создание нового проекта

   3. Проектирование цифрового устройства

   4. Создание элемента в MegaWizard Plug-In Manager

   5. Создание исходных данных для проектирования устройства

   6. Компиляция проекта

   7. Верификация проекта

   8. Задание для самостоятельной разработки

3. Лабораторная работа №2. Описание цифровых схем на языке AHDL

   1. Общие сведения о языке описания аппаратуры AHDL

   2. Элементы языка AHDL

   3. Управление синтезом

   4. Использование чисел и констант в языке AHDL

   5. Комбинационная логика

   6. Описание цифровой схемы на языке AHDL

   7. Задание для самостоятельной разработки

Список сокращений, условных обозначений и терминов

MAX+plus – Multiple Array MatriX Programmable Logic User System (Пользовательская система программирования логики упорядоченных структур)

AHDL – Altera Hardware Description Language (Язык описания аппаратуры Altera)

VHDL – Very High Speed Integrated Circuit (VHSIC) Hardware Description Language (язык описания аппаратуры сверхвысокоскоростных интегральных схем)

ПЛИС – программируемая логическая интегральная схема

ПЗУ – постоянное запоминающее устройство

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство

ДОС – дисковая операционная система

Введение

Прогресс микроэлектроники привёл к созданию программируемых пользователем логических интегральных схем (ПЛИС) с очень высокой степенью интеграции, применение которых, совместно с использованием современных микропроцессоров и микроконтроллеров, позволяет в короткие сроки выполнить разработку и начать производство электронной аппаратуры нового поколения.

Развитие ПЛИС существенно изменило задачи и возможности проектировщиков цифровой аппаратуры. Проектирование сложных цифровых устройств на классической базе — наборе простейших вентилей и триггеров, сохранилось только при реализации изделий в виде заказных микросхем, изготавливаемых на основе базовых матричных кристаллов или создаваемых из стандартных ячеек. Разработка таких устройств выполняется с помощью дорогостоящих систем автоматизированного проектирования (САПР СБИС), применение которых обеспечивает эффект в случае создания высокосложных изделий массового применения — микропроцессоров, микроконтроллеров, стандартных интерфейсных устройств и узлов телекоммуникационного оборудования. Для большинства электронных изделий малой и средней серийности наиболее перспективной является их реализация на базе ПЛИС, которые освободили проектировщиков от необходимости сборки разрабатываемых устройств из отдельных микросхем малой и средней степени интеграции (монтаж из “россыпи”). Можно с уверенностью сказать, что эффективное использование ПЛИС при разработке широкой номенклатуры цифровых устройств является непременным условием для достижения успеха в создании современной электронной аппаратуры.

Применение ПЛИС требует новых знаний и навыков от специалистов промышленности, а следовательно, и от преподавателей технических университетов и студентов. Новой становится технология проектирования цифровых устройств, центральное место в ней занимает описание проекта на языках высокого уровня типа HDL (Hardware Description Language), например, AHDL, VHDL и VerilogHDL. Процесс проектирования стал замкнутым в рамках одного класса инструментальных средств, поскольку появилась возможность исследовать проект с использованием редактора конфигурации микросхемы, функционального симулятора и временного анализатора.

Одним из наиболее известных производителей ПЛИС является фирма Altera. В качестве средства автоматизации проектирования устройств на основе собственных

микросхем фирма Altera разработала систему MAX+plusII. Её продукция стала одним из стандартов “де-факто”, отличающимся высоким уровнем при невысокой цене микросхем ПЛИС и скромных требованиях к инструментальному компьютеру (достаточно PC типа 486-DX4 с оперативной памятью от 16 Мбайт).