Схемотехника / Учебники и методички / lab_m5_vt_vt_aloiscevm_niy06
.pdfАрифметико-логические основы
исхемотехника электронных вычислительных машин
Лабораторный практикум
«Комбинационные схемы»
для подготовки бакалавров по ООП НИУ по направлению 09.03.01 "Информатика и вычислительная техника" (факультет МПиТК),
Профиль "Элементы и устройства микропроцессорных ин- формационно-управляющих систем"
Краткие теоретические сведения о среде разработки MAX+PLUS II
САПР Multiple Array MatriX Programmable Logic User System
(MAX+PLUS II) предоставляет пользователю многоплатформенную, архитектурно-независимую среду разработки, легко адаптирующуюся к нуждам разработчика. Программное обеспечение MAX+PLUS II (рис.1) является интегрированным пакетом для синтеза логики на базе серий программируемых логических интегральных схем фирмы Altera (MAX
500, MAX 7000, MAX 9000, FLEX 6000, FLEX 8000, FLEX 10K и др).
MAX+PLUS II предоставляет полный спектр возможностей для разработки: множество методов проектирования, мощный логический синтез, компиляцию, функциональное и временное моделирование (симуляцию), связанное моделирование (симуляцию) нескольких устройств, временной анализ, автоматическое обнаружение ошибок, программирование, конфигурирование и проверку ПЛИС.
MAX+PLUS II обрабатывает файлы языка AHDL (Altera Hardware Description Language), стандартные файлы EDIF, Verilog HDL, VHDL,
схемотехнические файлы OrCad. Кроме этого, MAX+PLUS II читает файлы Xilinx и сохраняет файлы в формате SDF (Standard Delay Format).
Рис.1. Среда разработки MAX+PLUS II
2
MAX+PLUS II имеет богатый графический интерфейс, дополненный иллюстрированной справочной системой. Полный пакет MAX+PLUS II включает 11 интегрированных приложений (рис.2).
Рис.2. Приложения MAX+PLUS II
Многие команды, такие как открытие файлов, выполняются несколькими приложениями MAX+PLUS II, поэтому, изучив одно приложение, легко понять другие. Конструкторские редакторы и вспомогательные редакторы также выполняют многие действия сходным образом. Можно комбинировать несколько типов файлов разработки в иерархическом проекте, выбирая наилучший формат для каждого функционального блока. Программа имеет интуитивно понятный интерфейс.
3
Процесс разработки.
Процесс разработки в упрощённой форме может быть представлен следующим образом.
1.Создаётся новый файл схемы либо иерархия из нескольких таких файлов в любой комбинации с помощью редакторов MAX+PLUS II (графического, текстового, редактора временных диаграмм).
2.Устанавливается название проекта по имени файла наивысшего
уровня.
3.Определяется семейство ПЛИС, используемых в проекте, причём можно либо назначить ПЛИС самостоятельно, либо позволить это выполнить компилятору.
4.Открывается окно компиляции MAX+PLUS II и с помощью кнопки Start производится компиляция проекта. При желании можно подключить модуль Timing SNF Extractor, в результате чего создаётся файл списка соединений для временного моделирования и временного анализа.
5.Если проект скомпилирован успешно, можно произвести симуляцию (моделирование) и временной анализ.
Для того чтобы произвести временной анализ, необходимо открыть окно Анализатора Времен MAX+PLUS II (Timing Analyzer), выбрать режим анализа и нажать кнопку Start.
Для того чтобы произвести симуляцию, необходимо создать вектор входных сигналов либо в файле Simulator Channel File (.scf) с помощью редактора временных диаграмм (Waveform Editor), либо в файле Vector File (.vec) с помощью текстового редактора. Затем следует открыть окно моделирования (симуляции) MAX+PLUS II и нажать кнопку Start.
6.Открывается окно программирования MAX+PLUS II. Программируемая ПЛИС либо вставляется в программатор (Matser Programming Unit – MPU), либо к ней подсоединяется один из кабелей-загрузчиков:
BitBlaster, ByteBlaster или FLEXDownLoad.
7.Нажимается кнопка ProgRAM для того, чтобы запрограммировать ПЛИС, конфигурация которых определяется внутренним ПЗУ (EPROM или EEPROM), либо нажимается кнопка Configure для конфигурации ПЛИС, выполненной по технологии SRAM.
4
Запуск MAX+PLUS II.
Запуск MAX+PLUS II производится одним из следующих двух способов:
-двойным щелчком левой кнопки мыши на значке MAX+PLUS II;
-набором MAX2win <Enter> в командной строке.
В результате открывается окно менеджера MAX+PLUS II (рис.3.)
Рис.3. Окно менеджера MAX+PLUS II
5
Менеджер MAX+PLUS II.
Окно менеджера MAX+PLUS II открывается автоматически при запуске MAX+PLUS II. С помощью меню MAX+PLUS II, показанного на рис.4, можно запускать все приложения MAX+PLUS II.
Рис.4. Меню MAX+PLUS II в окне менеджера
Команды, доступные из меню менеджера MAX+PLUS II, также доступны и во всех других приложениях MAX+PLUS II. Например, команды, позволяющие открывать файл, компилировать и моделировать текущий проект или перейти к другому проекту.
6
Приложения MAX+PLUS II.
Пакет MAX+PLUS II состоит из 11 приложений и менеджера. Одновременно активными могут быть несколько приложений, и можно переключаться между ними с помощью одного щелчка мыши или с помощью команды меню. В то же время можно выполнять одно из фоновых приложений - компилятор, симулятор, анализатор времени или программатор. Одинаковые команды в разных приложениях облегчают задачу разработчика.
В табл.1 описаны приложения MAX+PLUS II и показаны соответствующие им значки.
Таблица 1
|
Приложения MAX+PLUS II |
Значок |
Приложение |
Окно иерархии показывает текущую иерархию файлов в виде дерева с «ответвлениями», представляющие файлы нижнего уровня. Беглого взгляда достаточно, чтобы определить, содержит ли данный файл схему, текст или временную диаграмму, какие файлы
втекущий момент открыты, а также какие служебные файлы доступны в текущем проекте. Можно открывать и закрывать файлы, назначать им ресурсы прямо
вдереве иерархии.
Графический редактор позволяет осуществлять сборку схемы в режиме WYSIWYG (what-you-see-is- what-you-get: что видишь, то и получаешь). В качестве базовых блоков можно использовать примитивы (логические элементы, буфера и т.п.), мегафункции и макрофункции фирмы Altera либо самостоятельно разработанные примитивы.
Редактор примитивов позволяет редактировать существующие и создавать новые примитивы.
7
Продолжение
Значок |
Приложение |
|
Текстовый редактор позволяет создавать и редакти- |
|
ровать текстовые файлы проекта, написанные на язы- |
|
ках AHDL, VHDL и Verilog HDL. С помощью тексто- |
|
вого редактора можно также создавать, просматривать |
|
и редактировать файлы в кодировке ASCII, используе- |
|
мые другими приложениями MAX+PLUS II. Хотя |
|
можно создавать файлы для описанных выше языков |
|
и с помощью других редакторов, редактор |
|
MAX+PLUS II позволяет использовать преимущества |
|
справочной системы, системы выделения цветом раз- |
|
ных синтаксических конструкций, а также шаблонов |
|
AHDL, VHDL и Verilog HDL. |
|
Редактор временных диаграмм выполняет двойную |
|
роль: служит инструментом для описания поведения |
|
схем, а также используется для ввода тестовых сигна- |
|
лов и просмотра результатов моделирования (симуля- |
|
ции). |
|
Редактор общей топологической структуры позво- |
|
ляет назначать логическим элементам выводы ПЛИС |
|
и ресурсы логических ячеек в графической среде. |
|
Можно редактировать расположение выводов ПЛИС и |
|
индивидуально назначать сигналы логическим ячей- |
|
кам в блоках логических ячеек. Также можно про- |
|
сматривать результаты последней компиляции. |
|
Компилятор обрабатывает проекты, предназначен- |
|
ные для устройств Altera Classic, MAX 5000, MAX |
|
7000, MAX 9000, FLEX 6000, FLEX 8000, FLEX 10K и |
|
др. Компилятор выполняет большинство задач авто- |
|
матически. Тем не менее, можно настроить выполне- |
|
ние любого шага компиляции необходимым образом. |
|
Симулятор позволяет проверить выполнение логиче- |
|
ских операций и произвести временной анализ работы |
|
схемы. Доступны следующие режимы: функциональ- |
|
ное моделирование, временное моделирование и свя- |
|
занное моделирование нескольких устройств. |
8
Окончание. |
|
Значок |
Приложение |
Анализатор времен анализирует производительность |
|
логической схемы после того, как она была синтези- |
|
рована и оптимизирована компилятором. |
|
|
|
Программатор позволяет программировать, конфи- |
|
гурировать, |
проверять и тестировать устройства. |
Обработчик сообщений показывает ошибки, предупреждения и информационные сообщения, позволяет автоматически перейти к источнику возникновения сообщения в файлах проекта, вспомогательных файлах и файлах топологии.
На рис.5 показан экран с окнами иерархии, редактора временных диаграмм и справочной системы MAX+PLUS II.
Рис.5. Несколько приложений MAX+PLUS II и справочная система
9
Конструкторские файлы, вспомогательные файлы и проекты.
Прежде чем приступить к работе с MAX+PLUS II, следует понять разницу между файлами схем, вспомогательными файлами и проектами.
Конструкторские файлы.
Конструкторский файл - это графический, текстовый файл или файл временных диаграмм, созданный с помощью соответствующих редакторов MAX+PLUS II, либо другой стандартный схемотехнический или текстовый файл (EDIF, VHDL или Verilog HDL netlist). Этот файл содержит логику схем для проектов MAX+PLUS II и компилируется с помощью компилятора. Компилятор может автоматически обрабатывать следующие файлы проекта:
-графические (.gdf);
-текстовые формата языка AHDL (.tdf);
-временных диаграмм (.wdf);
-текстовые формата языка VHDL (.vhd);
-текстовые формата языка Verilog (.v);
-схемотехнические OrCad (.sch);
-входные файлы формата EDIF (.edf);
-списка соединений Xilinx (.xnf);
-конструкторские файлы Altera (.adf);
-конечных автоматов (.smf).
Вспомогательные файлы.
Вспомогательные файлы - это файлы, связанные с проектом MAX+PLUS II, но не являющиеся частью дерева иерархии проекта. Большинство вспомогательных файлов не содержат схемной логики. Некоторые из этих файлов создаются автоматически приложениями MAX+PLUS II, другие создает сам пользователь. Примерами вспомогательных файлов являются файлы назначений и конфигурации (.acf), файлы примитивов (.sym), файлы отчетов (.rpt) и файлы векторов (.vec).
Проект.
Проект состоит из всех файлов в иерархии разработки, включая вспомогательные файлы ввода и вывода. Именем проекта является имя файла самого высокого уровня в иерархии проекта, без расширения. MAX+PLUS II производит компиляцию, анализ времён и программирование только для одного проекта, хотя можно редактировать файлы,
10