Лабораторная работа № 3. ЗНАКОМСТВО С САПР Altera Quartus II. Краткие сведения их теории

Лабораторная работа № 3

ЗНАКОМСТВО С САПР Altera Quartus II

Цель работы:получить знания о системе автоматизированного проектирования (САПР) Quartus II и умения проектировать на ней цифровые устройства.

Постановка задачи

Изучить назначение, возможности, процесс инсталляции, интерфейс пользователя САПР, технологию создания проекта, методы описания цифрового устройства и моделирования его работы в САПР.

В результате выполнения данной лабораторной работы студент должен по заданным исходным данным создать новый проект, синтезировать схему устройства и.

Лабораторная работа рассчитана на 8 академических часов.

Краткие сведения их теории

Программируемые логические интегральные схемы – ПЛИС являются одними из самых перспективных элементов цифровой схемотехники. ПЛИС представляет собой кристалл, на котором расположено большое количество простых логических элементов. Изначально эти элементы не соединены между собой. Соединение элементов (превращение разрозненных элементов в электрическую схему) осуществляется с помощью электронных ключей, расположенных в этом же кристалле. Электронные ключи управляются специальной памятью, в ячейки которой заносится код конфигурации цифровой схемы. Таким образом, записав в память ПЛИС определенные коды, можно собрать цифровое устройство любой степени сложности (это зависит от количества элементов на кристалле и параметров ПЛИС).

В отличие от микропроцессоров, в ПЛИС можно организовать алгоритмы цифровой обработки на аппаратном (схемном) уровне. При этом быстродействие цифровой обработки резко возрастает. Достоинствами технологии проектирования устройств на основе ПЛИС являются:

‒ минимальное время разработки схемы (нужно лишь занести в память ПЛИС конфигурационный код);

‒ в отличие от обычных элементов цифровой схемотехники здесь отпадает необходимость в разработке и изготовлении сложных печатных плат;

‒ быстрое преобразование одной конфигурации цифровой схемы в другую (замена кода конфигурации схемы в памяти);

‒ для создания устройств на основе ПЛИС не требуется сложное технологическое производство. ПЛИС конфигурируется с помощью персонального компьютера на столе разработчика. Потому иногда эту технологию называют «фабрикой на столе».

Одним из мировых лидеров по производству ПЛИС является фирма Altera. Для создания цифровых устройств на основе своих изделий Altera разработала специальную программную среду Quartus II. Эта среда позволяет:

‒ с помощью графического редактора ввести в память персонального компьютера электрическую схему;

‒ проверить и исправить ошибки;

‒ определить параметры и характеристики разработанного устройства;

‒ сформировать файл конфигурации для конкретной ПЛИС;

‒ загрузить этот файл в память интегральной схемы.

Порядок выполнения работы:

1. По методическим указаниям и теоретическому материалу ознакомиться со средой САПР Altera Quartus II

2. Создать новый проект с названием в виде своей фамилии и варианта.

3. В схемном редакторе ввести исходную схему по варианту лабораторной работы № 1.

4. Назначить микросхему ПЛИС из семейства Cyclone для реализации схемы, с минимально достаточным объемом аппаратных ресурсов, ‒ логических ячеек и выводов.

5. Провести следующие этапы анализа и синтеза схемы:

‒ правильности ввода схемы (Analysis & Elaboration);

‒ логического синтеза (Analysis & Synthesis);

‒ «погружения» схемы в кристалл (Fitter);

‒ анализа быстродействия получившейся схемной реализации (Classic Timing Analyzer);

6. Оформить отчет.

7. Изучить контрольные вопросы.

Содержание отчета: название работы; цель работы; краткие сведения из теории; изображения экрана с введенной схемой и отчетами по каждому из этапов анализа и синтеза схемы; выводы. Отчет оформляется в текстовом редакторе MS Word с последующей распечаткой на листах формата А4. Перед сдачей отчета обязательна демонстрация созданного проекта и всех этапов анализа и синтеза схемы.

Контрольные вопросы:

1. Что такое ПЛИС?

2. Преимущества ПЛИС.

3. Что такое файл конфигурации ПЛИС?

4. Каким образом производится конфигурирование ПЛИС?

5. Назначение системы автоматизированного проектирования Quartus II.

6. Этапы создания проекта в системе Quartus II.