Верификация vhdl-проекта

Для проверки выполнения можно воспользоваться компилятором. Выберите пункт MAX+PLUS II → Compiler.

Р ис. 62. Окно компилятора

Нажмите кнопку Start. По завершении компиляции проекта появится окно, уведомляющее об успешной компиляции проекта. Если его не появилось, значит при создании программы была допущена ошибка.

Р ис. 63. Сообщение об успешной компиляции проекта

Моделирование полученной схемы

Посмотреть логику работы созданной схемы можно, например, с помощью инструмента Waveform editor.

Р ис. 64. Редактор Waveform Editor

Для добавления графика нужно два раза щёлкнуть левой кнопкой мыши по пустому месту в графе Name или Value. Появляется окно:

Рис. 65. Добавление графика

После нажатия кнопки List в списке Nodes&Groups from SNF появляется список всех выводов схемы. Добавим входы S и R, а также выходы Q и nQ на схему. В списке Nodes&Groups from SNF вводы обозначены буквой I (Input), а выводы – O (Output). Поскольку выводы Q и nQ были назначены как двунаправленные, то и в списке будут и вводы, и выводы. Нужно выбрать только выводы. Поочерёдно добавим все выводы на г рафик, так, как на рис. 66.

Рис. 66. Вводы и выводы RS-триггера

Теперь нужно задать входные сигналы. Для наглядности выберем сигнал на вход R с частотой в 4 раза меньшей, чем частота входа S. Выделим вход S и нажмём на панели инструментов слева кнопку . Она называется «Overwrite node with clock waveform» - перезаписать вывод тактовой частотой. Появится окно:

Рис. 67. Окно Overwrite clock

В нем нас спрашивают о начальном значении (Starting Value) и о том, через сколько линий сетки изменяется состояние сигнала (поле Multiplied by). Для обоих входов начальное значение должно быть «логический 0», но множитель для сигнала R нужно задать как минимум 4, для того, чтобы увидеть наглядно принцип работы RS-триггера. Для входа S оставьте множитель 1.

Теперь самое время сохранить файл. Сохраняем под тем же именем, что и текстовой файл с программой, в данном случае trigger_rs.scf. В случае выбора другого имени симуляция не сработает, и кнопка Start в инструменте Simulator будет недоступна.

Запустите инструмент Simulator из меню MAX+PLUS II. Если всё сделано верно, появится окно, как на рис. 68.

Р ис. 68. Окно инструмента Simulator

Нажмите кнопку Start. После сообщения об успешном завершении симуляции в окне Waveform Editor появятся временные диаграммы для триггера. Полученные временные диаграммы приведены на рис. 69.

Р ис. 69. Временные диаграммы работы RS-триггера

Из этих временных диаграмм становится ясна логика работы RS-триггера. В начальный момент времени, когда сигнал на обоих входах триггера — логический 0, на его выходах неопределённое состояние. При появлении на входе S логической единицы сигнал на выходе Q становится также логической единицей, а на выходе Q — логическим нулём. После исчезновения логической 1 на входе S состояние выхода не меняется — триггер запомнил предыдущее состояние. Выходные сигналы не меняются до появления на входе R входного сигнала. При этом на неинвертирующем выходе триггера устанавливается логический ноль, а на инвертирующем — логическая единица, причём выходные сигналы триггера не зависят от сигнала, подаваемого на вход S. После снятия сигнала со входа R триггер запомнит состояние логической единицы после подачи высокого уровня на вход S.

Подготовка к работе

Изучить соответствующие разделы в рекомендуемой литературе и лекциях. Установить пакет (MAX+PLUS II) в собственном персональном компьютере или освоить работу с пакетом в лаборатории кафедры.

Рабочее задание

В справочнике выбрать какую либо принципиальную схему спроектировать ее с помощью текстового редактора и проверить ее работу при помощи симулятора или получить ее от преподавателя для проделывания той же работы.

Контрольные вопросы

1. Алфавит языка.

2. Назначение и особенности графического редактора (Text Editor).

3. Назначение и особенности сигнального редактора (Waveform Editor).

4. Моделирование проекта в системе MAX+plus II.

1. Компиляция проекта.

2. Преимущества языка VHDL.

Заключение

Целью настоящей учебно-исследовательской работы являлось создание учебно-методического материала, посвящённого разработке электронных устройств на ПЛИС. Данная работа состоит из описания четырёх лабораторных работ, предлагаемых студентам десятого семестра кафедры электронных измерительных систем в рамках курса «ПЛИС: Виртуальная электроника».

Литература

 1.      Петропавловский В.П., Шалагинов А.В., Азаров Д.А. Компьютерное проектирование  электронных схем на базе САПР типа OrCAD/Лаб. практикум, М.: МИФИ, 2005 – 206 с. 2.      Конспект лекций по курсу «Виртуальная микроэлектроника». 3.      Стешенко В.Б. ПЛИС фирмы ALTERA: проектирование устройств обработки сигналов.-М.: ДОДЭКА, 2000.-128 с. 4.      Бродин В.Б., Калинин А.В. Системы на микроконтроллерах и БИС программируемой логики-М.: Издательство ЭКОМ, 2002.-400 с.:илл. 5.      Системы автоматизированного проектирования фирмы Altera MAX+II и Quartus II /Комолов Д.А. [и др.]// Краткое описание и самоучитель.-М.: ИП РадиоСофт, 2002-352 с.: ил. 6.   Сайт фирмы Altera: www.altera.com/literature/.

Приложение 1. Установка пакета MAX+PLUS II на ПК.

Для разработки схем и устройств на ПЛИС рассмотрим, как установить на компьютере пакет MAX+Plus II фирмы Altera.

Для загрузки пакета выполните следующие операции.

• Зайдите на веб-сайт компании Altera (http://www.altera.com/).

• В верхнем меню выберите пункт Support → Downloads.

• В меню слева выберите самый нижний пункт в последнем подменю Legacy Software – MAX+Plus II.

• Выберите пункт MAX+Plus II Student Edition (студенческая версия).

• Нажмите на ссылку student102.exe. Несмотря на то, что данная программа является бесплатной, для её загрузки с сайта разработчика необходима регистрация. Однако предусмотрена возможность однократного доступа без необходимости регистрации. Unlicensed Features Unlicensed Features Для этого поставьте переключатель в группе “Don't have an account?” в положение Get One-Time Access и укажите свой адрес электронной почты. Галочку под полем ввода можно не ставить. Нажмите кнопку “Get One-Time Access”.

• Сохраните загруженный файл в удобном Вам месте (например на диске C).

Для установки САПР MAX+Plus II выполните следующие шаги.

• Запустите на выполнение загруженный ранее файл student102.exe.

• Нажмите кнопку Next. На экране появится лицензионное соглашение, которое необходимо прочитать и принять, нажав кнопку Yes.

• Нажмите кнопку Next. Наберите в окне своё имя и название организации, например “Вася Уткин”, “НИЯУ МИФИ”. Заполнение данных полей обязательно, но туда можно ввести произвольную информацию.

• Нажмите кнопку Next. На экране можно выбрать компоненты программы, которые необходимо устанавливать, а также путь к папке, в которую устанавливается программа. Рекомендуется оставить все галочки установленными, а путь к папке установки можно при необходимости откорректировать с помощью кнопки Browse.

• Затем на экране выясняется необходимость установки программы MAX+Plus II Tutorial (учебник для пользователей). Рекомендуется оставить галочку установленной и указать путь и каталог размещения учебника на личном ПК.

• Нажмите кнопку Next два раза, после чего начнётся установка программы.

• По завершении установки в меню “Пуск” появится пункт «MAX+Plus II Student Edition».

• Запустите программу выбором пункта «MAX+Plus II Baseline» в меню Пуск → Программы → MAX+Plus II Student Edition. При первом запуске примите лицензионное соглашение, а во втором окне ответьте No.

После установки пакета необходимо получить и загрузить лицензию MAX+Plus II фирмы Altera для того, чтобы разблокировать весь необходимый для работы пакета набор программ. Для этого выполните следующие операции.

• Зайдите на страницу сайта фирмы Altera http://www.altera.com/download/licensing/ lic-university.html.

• Выберите пункт «Version 10.2, 10.1 or 9.23» и нажмите Continue.

• Введите в поле «Enter your hard disk volume serial number» серийный номер тома C:, который можно посмотреть, открыв пакет MAX+Plus II, войдя в меню Options → License Setup и нажав кнопку System Info (рис.П11).

Рис. П11. Местоположение серийного номера тома диска (C:), необходимого для получения лицензии.

• Два раза нажмите кнопку Continue, пока не появится форма регистрации (рис.П12).

З аполните регистрационную форму своими данными и нажмите Continue.

Рис. П12. Регистрационная форма на веб-сайте Altera.

• Ответьте на вопросы анкеты и нажмите Finish.

• Если система ответила «Thank you for choosing the MAX+PLUS II BASELINE development software.», значит все данные приняты системой и на указанный на шаге почтой e-mail отправлено письмо с лицензионным файлом license.dat. Сохраните этот файл в удобном месте (например в папке C:\MaxPlus2).

• Запустите MAX+Plus II. Зайдите в меню Options → License Setup.

• Нажмите кнопку Browse и найдите файл license.dat, полученный вами по электронной почте.

• Нажмите «ОК». Активация лицензии завершена, если содержимое списков программ из правого окна Unlicensed Features перейдет в левое окно Licensed Features (рис.П13).

Р ис. П13. Окно настройки лицензии после установки правильного лицензионного файла.

На этом установка и настройка пакета MAX+PLUS II завершена и можно приступить к работе с ним.