Введение

Программируемые логические интегральные схемы, или ПЛИС — это специализированный компонент, предназначенный для использования в составе различных электронных схем. Основное отличие ПЛИС от обычной микросхемы заключается в том, что логика работы ПЛИС задаётся разработчиком электронного устройства путём программирования микросхемы с использованием одного из языков проектирования оборудования, специально созданных для этой цели, таких, как VHDL (Very high speeds integrated circuit Hardware Description Language), Verilog Hardware Description Language и других с использованием систем автоматизированного проектирования, например OrCAD или Altera MAX+PLUS II или Altera Quartus. Логика работы обычной микросхемы закладывается на этапе её разработки и производства и не может быть изменена в процессе её работы, поэтому для мелкосерийных и единичных устройств использование ПЛИС вместо специализированной интегральной микросхемы, разрабатываемой и производимой на заказ, оказывается существенно дешевле, проще и быстрее. ПЛИС широко применяются в качестве компонента средств цифровой обработки сигналов, криптографических систем, видеоаппаратуры, систем передачи данных, как компоненты интерфейсных плат для ПК.

Целью настоящей работы является подготовка учебно-методической литературы по ПЛИС и разработка эффективной методики обучения студентов технологии проектирования цифровых устройств на ПЛИС на основе программных и технических средств фирмы ALTERA.

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

Введение

Освоение методики проектирования цифровых устройств и автоматов на программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС) является неотъемлемой частью подготовки специалиста в области радиоэлектроники 21 века.

Сущность предлагаемой технологии проектирования цифровых устройств (на примере ПЛИС фирмы Altera) заключается в разработке и загрузке файла принципиальной схемы цифрового устройства в корпус интегральной схемы, расположенной на универсальной плате, которая совместно с персональным компьютером входит в программно-аппаратный комплекс Starter Kit, полностью обеспечивая все этапы проектирования и отладки цифровых схем (рис.1).

Рис. 1. Структурная схема проектирования ПЛИС на базе программных и технических средств фирмы Altera

Таким образом, принятые в прошлом веке и существующие до сих пор в России традиционные этапы проектирования, изготовления, отладки и проверки работоспособности лабораторного макета с последующим изготовлением опытного образца цифрового устройства реализуется сегодня в коммерческих центрах и лабораториях с помощью автоматизированного рабочего места (АРМ) на базе программных и технических средств, подобных комплексу Starter Kit фирмы Altera.

Предлагаемая IT-технология позволяет не только резко сократить сроки разработки и изготовления стандартных узлов и блоков цифровой аппаратуры до нескольких часов, но и повысить качество всех остальных технических характеристик электронной аппаратуры.

При проектировании ПЛИС необходимо выполнить следующие основные этапы.

• Установить на персональном компьютере пакет MAX+plus II (см. Приложение 1);

• С помощью графического редактора Graphic Editor, входящего в состав пакета MAX+plus II, или с помощью другого редактора разработать или загрузить из библиотеки принципиальную схему цифрового устройства;

• С помощью инструмента Waveform Editor задать входные сигналы для принципиальной схемы и провести моделирование ее работы в режиме Simulator;

• Загрузить принципиальную схему цифрового устройства в ПЛИС с помощью инструмента Programmer, который позволяет программировать, конфигурировать, проводить верификацию и тестировать ПЛИС.

Целью данной работы является освоение методики проектирования принципиальных схем цифровых устройств и автоматов для ПЛИС с помощью графического редактора Graphic Editor пакета MAX+plus II.

Запуск системы проектирования MAX+PLUS II

Систему MAX+PLUS II можно запустить двумя способами: щелкнув дважды левой кнопкой мыши на пиктограмме MAX+PLUS II или через меню «Пуск», выбрав в нём Все программы → MAX+plus II. При запуске системы MAX+PLUS II автоматически открывается главное окно Менеджера проекта (рис.2), меню которого охватывает все приложения системы MAX+PLUS II. В самой верхней строке содержится имя последнего проекта, с которым велась работа. Две следующие строки являются обычными для Windows-приложений: строка главного меню (ГМ) и панель инструментов, в левой части которой расположены обычные инструменты Windows (New, Open, Save, Print, Cut, Copy, Paste, Undo), а в правой — кнопки запуска основных приложений пакета.

Рис.2. Главное окно программы

Выбрав в главном меню менеджера проекта пункт MAX+plus II, в выпадающем меню можно перейти к любому инструменту или редактору пакета (рис.3).

Рис. 3. Редакторы и инструменты САПР MAX+PLUS II.