ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ»

ФАКУЛЬТЕТ АВТОМАТИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ

КАФЕДРА ЭЛЕКТРОННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Учебно-исследовательская работа

«Моделирование работы электронных схем и

программирование ПЛИС»

Лабораторный практикум

Выполнил студент гр. А9-08

Сарксян К.А.

Научный руководитель

________________________ / Петропавловский В.П.

Москва 2011

Ф.И.О. студента: Сарксян Кирилл Артёмович

Группа: А9-08

Тема работы: Моделирование работы электронных схем и программирование ПЛИС

Руководитель УИР : доцент Петропавловский Владимир Петрович

Дата получения задания на УИР : 07.02.2011

1. Цель и исходные данные к работе

1. Цель работы :

Целью работы является моделирование работы электронных схем и программирование ПЛИС

1.2. Исходные данные.

1.2.1. Семейство ПЛИС фирмы ALTERA.

2. Аппаратное и программное обеспечение:

• персональный компьютер типа IBM PC;

• Лабораторный макет Starter Kit фирмы ALTERA типа UP1 ;

• САПР фирмы ALTERA типа MAX + II.

II.Содержание работы.

2.1.Литература и обзор работ, связанных с темой работы.

1. В.Б.Бродин, А.В.Калинин. Системы на микроконтроллерах и БИС программируемой логики. –

Москва.: Издательство ЭКОМ, 2002.-400 с.: илл.

2. Компьютерное проектирование электронных схем на базе САПР типа OrCAD. Современ-

ные электронные цифровые технологии / Под ред. В.П. Петропавловского: Лабораторный

практикум. М.: МИФИ, 2005.-208 с.

3. Стешенко В.Б. ПЛИС фирмы ALTERA: проектирование устройств обработки сигналов.-М: ДОДЭКА, 2000.-128с.

2.2. Теоретическая часть

В первом параграфе рассматриваются редакторы моделирования работы электронных схем и программирования ПЛИС, описываются особенности их устройства и работы.

Второй параграф посвящен моделированию работы схемы, спроектированной в первой работе.

В третьем параграфе рассматривается особенности и алгоритм программирования (загрузки схемы) ПЛИС.

3. Практическая часть

В практическую часть входит освоение редакторов моделирования и программирования ПЛИС, а также лабораторного макета Starter Kit фирмы ALTERA.

2.4. Автоматизация обработки информации при выполнении УИР.

III. Отчетные материалы УИР.

1. Пояснительная записка.

2. Графический материал:

Рис.1 –Алгоритм программ работы с редакторами;

Рис.2 - Результаты эксперимента по выполнению лабораторной работы.

Календарный план выполнения УИР.

1. Обзор литературы и периодических изданий-

07.02 - 25.02.2011 .

2. Разработка лабораторной работы -

2. 25.03 2011 г.

3. Отладка лабораторной работы -

26.03- 26.04.11 г.

4. Оформление пояснительной записки и рисунков- 27.04 - 20.05.11 г.

5. Защита УИР : 25.05.11 г

Дата выдачи задания ___________________ 07.02.2011 г.

Руководитель УИР___________ / Петропавловский В.П./

Задание принял к исполнению студент гр.А8-08______________/ /

Утверждаю _______________ Зав. кафедрой, д.т.н., проф. Михайлов В.Н.

Оглавление

Введение 7

Лабораторная работа №1. Знакомство с программным пакетом MAX+PLUS II. Разработка электронной схемы с помощью графического редактора 8

Введение 8

Запуск системы проектирования MAX+PLUS II 9

Методика проектирования принципиальной схемы с помощью графического редактора Graphic Editor 10

Создание нового проекта и работа с библиотеками 10

Изображение электронных компонентов схемы, ввод и назначение имен входных и выходных контактов ПЛИС 13

Назначение имен входным и выходным контактам ПЛИС. 16

Выполнение электрических соединений и шин. 17

Проверка ошибок и сохранение файла схемы. 20

Компиляция файла схемы (организация базы данных) и выбор типа ПЛИС. 21

Структурная схема алгоритма разработки цифровой схемы. 23

Подготовка к работе. 26

Рабочее задание. 26

Контрольные вопросы. 27

Лабораторная работа №2. Моделирование работы программируемых логических интегральных схем с помощью редакторов Waveform Editor и Simulator 28

Введение 28

Методика моделирования цифровых схем с помощью редакторов Waveform Editor и Simulator 28

Загрузка проекта схемы, включение сигнального редактора Waveform Editor и 28

создание файла входных сигналов (Simulator Channel File) 28

Ввод имен внешних и внутренних контактов ПЛИС для подключения и контроля сигналов 29

Создание и редактирование входных сигналов для моделирования работы ПЛИС. 31

Моделирование работы ПЛИС с помощью редактора Simulator. 33

Структурная схема алгоритма моделирования работы ПЛИС. 34

Подготовка к работе 37

Рабочее задание 37

Лабораторная работа №3. Программирование ПЛИС: технические и программные средства Starter Kit. 38

Введение 38

Технические средства проектирования и отладки работы ПЛИС. 38

Программирование ПЛИС на базе универсальной платы UP-1 фирмы ALTERA. 38

Установка режима конфигурирования для семейства ПЛИС типа MAX7000. 41

Установка режима конфигурирования для семейства ПЛИС типа FLEX10K. 41

Подключение лабораторной платы UP1 фирмы Altera к персональному компьютеру и установка режимов программирования/конфигурирования 41

Установки опций JTAG в редакторе Programmer для ПЛИС EPM7128S. 42

Установки опций JTAG в редакторе Programmer для ПЛИС EPF10K20. 42

Программирование ПЛИС. 43

Назначение номеров выводов. 43

Структурная схема алгоритма программирования ПЛИС. 47

Подготовка к работе. 49

Рабочее задание: 49

Контрольные вопросы. 49

Лабораторная работа №4. Языки описания аппаратуры VHDL, моделирование работы разработанной принципиальной схемы. 50

Введение 50

Синтаксис языка 52

Идентификаторы 52

Комментарии 52

Числа 52

Символы 52

Строки 52

Основы синтаксиса 53

Объекты 53

Атрибуты 53

Компоненты 54

Выражения 54

Операторы 55

Пример создания объекта с использованием языка VHDL 55

Верификация VHDL-проекта 57

Моделирование полученной схемы 58

Подготовка к работе 61

Рабочее задание 61

Контрольные вопросы 61

Заключение 62

Литература 63