|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Основные этапы разработки проекта в САПР
Процедуру разработки проекта ячейки от концепции до завершения можно упрощённо представить следующим образом: - создание нового файла проекта или иерархической структуры нескольких файлов проекта с помощью любого сочетания редакторов в системе MAX+PLUS II, то есть графического, текстового и сигнального редакторов, которые ниже будут рассмотрены более подробно; - задание имени файла - проекта верхнего уровня в качестве имени проекта; - назначение семейства ПЛИС для проекта; - ввод символов входных, выходных контактов и логических функций в графическом файле проекта; - задание электрических соединений в проекте; - открытие окна компилятора Compiler и выбор кнопки Start для начала компиляции проекта. По желанию пользователя можно подключить модуль извлечения временных параметров проекта Timing SNF Extractor для создания файла, используемого при временном моделировании; - в случае успешной компиляции возможен временной анализ. - для проведения симуляции нужно сначала создать векторной тестовый вектор в файле канала тестирования (.scf), пользуясь сигнальным редактором, или в файле вектора (.vec), пользуясь текстовым редактором. Затем открыть окно отладчика Simulator и нажать кнопку Start; - открытие окна программатора Programmer с последующим выбором одного из двух способов: использование программатора MPU (Master Programming Unit) или подключение загрузочных устройств BitBlaster, Byte-Blaster или FLEX Download Cable к ячейке, программируемой в системе; - выбор кнопки Program для программирования устройств с памятью типа EPROM или EEPROM либо выбор кнопки Configure для конфигурации устройства с памятью типа SRAM. 4.2 Разработка проектов ячеек в системе автоматизированного проектирования MAX + PLUS II на примере Б2ИК15 Для разработки проекта в системе MAX+PLUS II необходимо выполнить выше перечисленные действия. 4.2.1 Создание нового файла Перед созданием проекта ячейки необходимо определиться с выбором редактора, в котором будет выполнен проект. Наиболее наглядным и привычным является графический редактор. Для создания нового GDF файла графического редактора необходимо выполнить следующие основные действия. В меню File (MAX+PLUS II) выбрать New для создания нового файла, как показано на рисунке 1а. В появившемся диалоговом окне, представленном на рисунке 1б, для создания файла графического редактора необходимо выбрать Graphic Editor file и нажать ОК.
Рисунок 1 Откроется чистый лист окна графического редактора без сохранённого имени. Для назначения имени файла необходимо в меню File выбрать Save as (сохранить как) и сохранить файл графического редактора в рабочем каталоге. Назовём файл графического редактора, например, B2IK15. При сохранении и выборе рабочего каталога необходимо обратить внимание на то, чтобы путь к рабочему каталогу и название файла не содержали шрифт кириллицы. 4.2.2 Назначение имени проекта Для создания проекта в MAX+plus II необходимо назначить имя файла проекта в качестве текущего проекта перед непосредственной его компиляцией или выполнением любой другой пакетной обработки, например, моделирование. Для MAX+plus II необходимо, чтобы все файлы, относящиеся к определенному проекту, находились в одном подкаталоге. Всегда следует создавать отдельный подкаталог для каждого нового проекта. Когда вводим название проекта, также назначаем имя подкаталога, где этот проект будет храниться. Если подкаталога нет, то MAX+plus II может создать его сам. Для назначения имени проекта необходимо в меню File выбрать Project и Name (название проекта) в соответствии с рисунком 2. На экране отобразится диалоговое окно Project Name, в котором назначаем имя проекта и рабочую папку. Нажимаем ОК.
Рисунок 2 Строка заголовка MAX+plus II изменится, отображая название нового проекта. В качестве альтернативы использованию команды Project Name (название проекта) можно выбрать команду Project Set Project to Current File (назначить имя проекта по имени текущего файла) из меню File, когда открыт B2IK15.gdf в активном окне графического редактора, как показано на рисун-ке 2. 4.2.3 Ввод символов входных, выходных контактов и элементов логических функций в графическом файле проекта После проделанных операций можно приступить к разработке графического файла самой ячейки. Для чего на рабочем поле файла графического редактора необходимо разместить все необходимые элементы разрабатываемой схемы, к которым относятся сигнальные входы и выходы ячейки, а также элементы цифровых интегральных микросхем используемых в ячейке. Принципиальная схема ячейки представлена на рисунке Б.1. В состав разрабатываемой ячейки Б2ИК15 входят цифровые интегральные микросхемы, перечень элементов и соответствующих им аналогов представлены в таблице 5. Таблица 5
Продолжение таблицы 5
Учитывая, что в используемой САПР MAX+plus II нет готовой библиотеки символов отечественных микросхем, необходимо использовать соответствующие элементы аналогов серии 74 так же представленных в таблице. Соответствующие аналоги серии 74 применяемых интегральных микросхем представлены в таблице 5 [[6], [7]]. После того, как определились с используемыми элементами, приступим к их размещению на рабочем пространстве графического редактора. Для ввода элементов перемещаем указатель выделения в свободное пространство и дважды щелкаем левой кнопкой мыши для открытия диалогового окна Enter Symbol, как показано на рисунке 3.
Рисунок 3 Для ввода символов контактов INPUT и OUTPUT и аналогов элементов цифровых интегральных схем необходимо в поле Symbol Libraries выбрать необходимую библиотеку символов, а затем в поле Symbol Files выбрать необходимый символ и нажать ОК. Символы входных и выходных штырьков соответственно символы input и output находятся в библиотеке символов prim поля Symbol Libraries, а соответствующие аналоги серии 74 в библиотеке символов mf поля Symbol Libraries. Для реализации четырёхразрядного универсального сдвигающего регистра будем использовать элемент 7495, находящийся в библиотеке mf. Находим соответствующие символы и размещаем их на рабочем пространстве листа файла графического редактора в соответствии с принципиальной схемой ячейки Б2ИК15. Для копирования одинаковых элементов нажимаем клавишу Ctrl на клавиатуре и затем левую кнопку мыши на копируемом символе. Удерживая нажатыми Ctrl и левую кнопку мыши, перемещаем мышь в необходимое место для создания копии символа. В результате на рабочем поле графического файла проекта будут размещены элементы INPUT, OUTPUT и соответствующие аналоги микросхем. Часть проекта с размещёнными элементами представлена на рисунке 4. На этом рисунке также показаны соединения элементов посредством имён. Порядок соединений элементов будет рассмотрен ниже.
Рисунок 4 Назначим имена входных и выходных контактов в соответствии с принципиальной схемой ячейки (это необходимо соблюсти для последующего использования проекта ячейки в блоке синхронизации). Для этого необходимо переместить указатель выделения на имя контакта (по умолчанию оно " PIN_NAME" ) и дважды щелкнем левой кнопкой мыши для его выделения. Поле выделяется чёрным цветом, в котором набираем имя, как показано на рисунке 5. Новое имя заменит название контакта по умолчанию. Таким образом, назначаем имена остальным элементам INPUT и OUTPUT. Для упрощения названий в дальнейших соединениях проекта используем символ WIRE, который позволяет переименовать соответствующую цепь.
Рисунок 5 4.2.4 Задание электрических соединений в проекте Соединения можно вводить непосредственно, графическим соединением необходимых цепей линиями связи. Однако это сильно загромождает схему. Поэтому наиболее удобно использовать соединения путем назначения цепям соответствующих одноименных названий, при этом их не нужно соединять графически. Логическое соединение получается только в том случае, если каждый элемент цепи имеет одноименное название, например как показано на рисунке 4 соединение с именем цепи A1, A2. Чтобы присвоить имена необходимым цепям, выполним следующее: Установим шрифт Arial с размером 8. Выберем Text Size (размер шрифта) из меню Options. Если 8 не отмечено в подменю, то выделим это число из списка доступных размеров шрифта. Выберем Font из меню Options. Если Arial не отмечено в подменю, то выделим этот шрифт из списка доступных шрифтов. С помощью указателя выделения выделим цепь, путем щелчка левой кнопки мыши на данной линии. Появится маленький квадратик под линией, указывающий место вставки имени, как показано на рисунке 6а. Наберем необходимое имя цепи. Это имя появится над линией, как показано на рисунке 6б.
Рисунок 6 Если название перекрывает символ, можно это название передвинуть в другое место на линии цепи или элемента с помощью мыши точно так же, как передвигать символы. Аналогичным образом зададим все соединения в проекте в соответствии с принципиальной схемой разрабатываемой ячейки. Получаем схему проекта, приведённую на рисунке Б.2. 4.2.5 Сохранение и проверка файла на основные ошибки Чтобы убедиться, что ввод проекта логически корректен, необходимо сохранить файл и проверить его на основные ошибки. Для этого необходимо выбрать Project Save & Check (сохранить и проверить проект) из меню File, как показано на рисунке 7.
Рисунок 7 Откроется модуль Compiler Netlist Extractor (экстрактора списка соединений компилятора), который проверит файл на ошибки, обновит дисплей иерархии проекта и выведет на экран сообщение, показывающее число ошибок и предупреждений. Например, как показано на рисунке 8.
Рисунок 8 Если компилятор выдает какие-либо сообщения об ошибках или предупреждения, и окно процессора сообщений не отображается, то его можно открыть путем выбора Message Processor (процессор сообщений) из меню MAX+plus II. Выделите сообщение в окне процессора сообщений и нажмите кнопку Locate (найти местоположение) для нахождения источника (источников) сообщения или нажмите Help on message (справка по сообщению) для пояснения. При успешной компиляции компилятор выведет окно в соответствии с рисунком 9. При этом программа автоматически создаёт файлы проекта в рабочем каталоге, которые необходимы для программирования (конфигурирования) микросхем ПЛИС с использованием ПЭВМ или файл, который программируют во внешнее ПЗУ, в случае прошивки конфигурации ПЛИС от ПЗУ.
Рисунок 9 На рисунке 10 показано, какие логические блоки и какие выводы использованы в ПЛИС. Анализ используемой логической ёмкости в выбранной ПЛИС EMP7064LC84-7 показывает, что проект разрабатываемой ячейки в данной ПЛИС занимает немного места и значительный логический объём ещё свободен.
Рисунок 10 Это доказывает, что на ПЛИС можно реализовать и более сложные проекты схем ячеек. MAX+plus II позволяет также реализовывать проекты на нескольких ПЛИС, ещё более объединяя логическую ёмкость ПЛИС, позволяя тем самым разрабатывать целые блоки, значительно сокращая объём цифровой аппаратуры и потребляемую мощность. 4.2.6 Создание символа ячейки Проект символа создаётся в графическом редакторе как независимый проект, отлаживается и компилируется. После удачной безошибочной компиляции (будет описано ниже) создаётся собственный символ последовательным выполнением следующих операций. В меню Fail выбирают Create Default Symbol, Edit Symbol и Create Default Include File, как показано на рисунке 11.
Рисунок 11 - Создание подключаемого символа После этого данный символ может использоваться в основном проекте ячейки как обычный библиотечный элемент.
Рисунок 12 Созданный библиотечный символ ячейки Б2ИК15 Аналогичным образом, поэтапно создаём проекты всех остальных ячеек устройства в соответствии с принципиальными схемами ячеек, которые представлены в приложении В, сохраняя и проверяя на ошибки. Перечень цифровых интегральных микросхем, входящих в состав ячеек и соответствующие им аналоги представлены в таблице В.1. Убедившись в отсутствии ошибок, создаём символы всех ячеек и приступаем к разработке самого устройства формирования и выдачи кодограммы текущего времени с использованием библиотеки полученных символов. 4.2.7 Разработка устройства формирования и выдачи кодограммы текущего времени с использованием библиотеки полученных символов Проект УФ и ВКТВ на базе ПЛИС разрабатывается по аналогии с вышеописанной ячейкой. Отличием является только то, что вместо символов, имеющихся в библиотеках prim и mf поля Symbol Libraries, мы пользуемся созданными нами символами ячеек, располагая и соединяя их на рабочем поле (смотри рисунок 13), согласно принципиальной схемы блока 34-071-04 таким образом, как и при создании проектов ячеек. Принципиальная схема блока приведена на рисунках Г.1, Г.2. После отладки проекта принципиальной схемы устройства формирования и выдачи кодограммы текущего времени в MAX+plus II загрузка конфигурации ПЛИС осуществляется с ЭВМ.
Рисунок 13 – Часть проекта УФ и ВКТВ в САПР MAX+plus II 4.3 Порядок конфигурирования или программирования проекта в ПЛИС в САПР ALTERA MAX + PLUS II Понятие программирование в системе (In-system programmability, ISP) относится к тем ПЛИС, которые позволяют осуществить программирование непосредственно в составе системы на смонтированной плате без использования программатора, причём программирование ПЛИС или конфигурационного ПЗУ может производиться многократно. Реконфигурирование в схеме позволяет произвести перезагрузку данных в ПЛИС, построенной по SRAM-технологии «на лету», то есть без выключения питания системы. Как правило, микросхемы CPLD (XC9500 фирмы Xilinx, MAX7000S, A, B, E, MAX3000A, MAX9000 фирмы Altera и другие) программируются в системе через стандартный 4-контактный JTAG-интерфейс. Программное обеспечение создаёт конфигурационную последовательность, которая загружается в ПЛИС с помощью специализированного загрузочного кабеля (ByteBlaster, BitBlaster или Master-Blaster для устройств фирмы Altera, XChecker для устройств фирмы Xilinx). Кроме того, для программирования таких ПЛИС можно использовать стандартный JTAG-тестер или простой интерфейс. В качестве примера рассмотрим схему конфигурационного кабеля ByteBlaster MV, опубликованную фирмой Altera и предназначенную для программирования ПЛИС семейств конфигурации MAX7000S, A, B, E, MAX3000A, MAX9000. Данная схема представлена представленную на рисунке 14.
Рисунок 14 - Принципиальная схема загрузочного кабеля ByteBlasterMV На схеме резисторы, помеченные «(1)», имеют номинал 100 Ом (реально можно от 50 до 150 Ом) и предназначены для защиты линий ввода/вывода. Подтягивающие резисторы (pull-up resistors), обозначенные «(2)», имеют номинал 2, 2 кОм. Микросхема шинного формирователя желательно — 74НС244 (российский или белорусский аналог — 1564АП5). Следует помнить, что длина кабеля от параллельного порта до ByteBlasterMV не должна превышать 100–120 см. На рисунке 15 приведена распайка разъёма устройства ByteBlasterMV.
Рисунок 15 - Разъем кабеля ByteBlasterMV Назначение контактов разъёма кабеля ByteBlasterMV в различных режимах приведено в таблице 6. Таблица 6
На рисунке 16 приведён пример включения ПЛИС для конфигурации и программирования.
Рисунок 16 - Включение ПЛИС в режиме последовательной пассивной конфигурации с помощью кабеля ByteBlasterMV Для хранения конфигурационной информации ПЛИС, выполненных по технологии SRAM, используются последовательные ПЗУ. При необходимости загрузки ПЛИС большой ёмкости используется каскадное включение нескольких ПЗУ. На рисунке 17 приведена схема включения конфигурационных ПЗУ и ПЛИС семейств FLEX6000, FLEX10K, APEX20K фирмы Altera. Все резисторы имеют номинал 1 кОм.
Рисунок 17 Кроме использования ПЗУ, ПЛИС можно конфигурировать с использованием контроллера системы, в которой применена ПЛИС. В таблице 7 приведены возможные режимы конфигурации ПЛИС. Таблица 7 Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-03; Просмотров: 1206; Нарушение авторского права страницы
