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EDA技术实用教程第4版VHDL课件第2章

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EDA技术实用教程-VerilogHDL版第四版课程设计

EDA技术实用教程-VerilogHDL版第四版课程设计

EDA技术实用教程-VerilogHDL版第四版课程设计一、背景介绍EDA技术（Electronic Design Automation）是指电子设计自动化技术，它是电子设计工程师在工作中必不可少的技术。

EDA技术让电子设计工程师能够更快、更准确和更高效地创建电子原型和系统级设计。

EDA技术的应用包括了芯片设计、数字信号处理、嵌入式系统和PCB设计等。

在EDA技术的发展历程中，Verilog HDL成为了实际应用中最为普及、最为有效的HDL语言。

二、课程设计目标本次课程设计的目标是通过实际案例，帮助学生掌握Verilog HDL设计方法、EDA设计流程以及EDA工具的应用，最终形成独立设计能力和技术素养。

同时，通过课程设计，提高学生综合能力，包括解决问题的能力、分析问题的能力等。

三、课程设计内容和步骤1.课程设计第一阶段：确定设计目标及功能需求在这一阶段，学生需要做的是梳理出设计要求及功能需求，包括指定设计的模块、所完成的功能、输入输出的端口要求，以及需要达到的功能性能等。

2.课程设计第二阶段：Verilog HDL设计在这一阶段，学生需要学习Verilog HDL语言，包括基础语法、模块框架、变量、运算符、组合逻辑和时序逻辑、宏定义以及模块连接等。

学生需要根据课程设计要求，选择合适的Verilog HDL代码实现方式，进行模块组件的设计。

3.课程设计第三阶段：仿真验证在这一阶段，学生需要学习EDA工具，包括ModelSim等较为流行的仿真工具的使用，运用所学工具对设计的模块组件进行仿真和测试，以验证和调试设计的正确性。

4.课程设计第四阶段：芯片布局设计、综合与验证在这一阶段，学生需要学习EDA工具，如Synopsys等较为流行的工具的应用，进行芯片综合、硬件描述语言优化、延时优化以及布局等操作，以完成设计的验证。

四、设计案例以下为一个简单的数字电路设计案例，学生可以根据这个案例进行课程设计实践。

EDA设计技术教学课件第2章可编程逻辑器件

EDA设计技术教学课件第2章可编程逻辑器件

第3-2页
■
©淮南师范学院电子工程学院
VerilogHDL与CPLD|\FPGA设计 电子教案
2.1 可编程逻辑阵列PLA
第3-3页
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©淮南师范学院电子工程学院
VerilogHDL与CPLD|\FPGA设计 电子教案
2.2 可编程阵列逻辑
器件PLD
Ø16个输入端（I1~I10和 IO2~IO7）、 Ø8个输出端O1、IO2~IO7和O8， PAL16L8、PAL20L8即PLD的典型 结构。 ØPAL16L8的输出口都增加了一个 带控制端的三态反相器门：当控制 端为0时，三态门处于高阻状态， O1和O8被封锁，IO2~IO7只能作 为输入端使用，此时PAL16L8有16 个输入口，两个输出口；当控制端 为1时，使能三态门，经反相器至 双向口IO2~IO7，此时PAL16L8有 16个输入口、8个输出口。
第3-10页
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©淮南师范学院电子工程学院
2.4.2 逻辑单元 VerilogHDL与CPLD|\FPGA设计 电子教案
逻辑单元LE是CPLD逻辑器件实现逻辑功能的最小单位
第3-11页
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©淮南师范学院电子工程学院
2.4.3 用户Flash VerilogHDL与CPLD|\FPGA设计 电子教案
存储器块
➢ 每个乘法器的位数是可编程的 ➢ 可选择并配置为18x18或9x9乘法器 ➢ 将乘法器进行级联
第3-16页
■
©淮南师范学院电子工程学院
嵌入式乘法器 VerilogHDL与CPLD|\FPGA设计 电子教案
第3-17页
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©淮南师范学院电子工程学院
2.5.2 输入输出口 VerilogHDL与CPLD|\FPGA设计 电子教案

EDA技术与应用讲义第2章第4节EDA设计流程及其工具QUARTUSII快速设计指南 (2)

EDA技术与应用讲义第2章第4节EDA设计流程及其工具QUARTUSII快速设计指南 (2)
。
许可文件设置
项目（project ）
1. Project内容：
All of the design files and other related files necessary for the successful compilation, simulation, and programming of a design
启动编程
问题：请翻译此段文字，和其他资料说明 JTAG User Code的含义和用法？
JTAG User Code
Specifies a hexadecimal number for the device selected for the current Compiler settings. The JTAG user code is an extension of the option register. This data can be read with the JTAG USERCODE instruction.
If you turn on Auto usercode, this option is dimmed to indicate that it is not available.
This option is available for all Altera® devices supported by the Quartus® II software except FLEX® 6000 devices.
元件符号调入 生成符号块 绘制节点连线 绘制节点总线连接
绘制导线工具
粘连（移动）
线段选中
原理图设计输入
原理图设计输入：符号调入
按下mouse右键－>
原理图设计输入：符号调入（续前）

EDA技术_第二章_VHDL语言ppt课件

EDA技术_第二章_VHDL语言ppt课件
标准的STD_LOGIC、STD_LOGIC_VECTOR； ▪ 运算操作符； ▪ VHDL程序的组成 ▪ VHDL语言设计▪ 库及IEEE库中包集合的使用
❖ 2．熟悉：
▪ VHDL语言的其它数据类型、子程序、包集合及配置
❖ 3．了解：
▪ 标示符：扩展标识符；数据类型转换
❖ 合法标示符：Decoder_1 , FFT , Sig_N , Not_Ack , State0 , Idle
❖ 非法标识符： _Decoder_1 , 2FFT , Sig_#N , Not-Ack ,
❖
RyY_RST_ , data_ _BUS , return
2021/6/11
ppt精选版
❖ 具有全局性特性，可以在以下区域定义和使用：
▪ 实体：作用于该实体中所有的结构体 ▪ 结构体：作用于整个结构体 ▪ 包集合：作用于调用此包集合的所有实体
❖ 除了没有方向说明以外，信号与实体的端口(PORT)概念是一致的。
2021/6/11
ppt精选版
16
VHDL语言客体—信号
LOGO
❖ SIGNAL Sys_clk：bit﹕= ‘0’；
▪ S2<=s1 after 10 ns;
2021/6/11
ppt精选版
17
4、信号、变量、常量的比较
LOGO
❖从硬件电路系统来看
▪ 常量相当于电路中的恒定电平，如GND或VCC 接口
▪ 变量和信号则相当于组合电路系统中门与门间 的连接及其连线上的信号值。
❖从行为仿真和VHDL语句功能上看
▪ 信号可以设置延时量，而变量则不能；
存放各设计模块都能共享的数据类型、常数、子 程序和函数。
库： library

EDA技术与VHDL程序开发基础教程 教学资料第二章

EDA技术与VHDL程序开发基础教程 教学资料第二章

2.8.1填空1.可编程逻辑器件的英文全称是Programmable Logic Device2.可编程逻辑器件技术经历了PROM 、PLA、PAL 三个发展阶段3. CPLD的基本结构包括可编程逻辑阵列块、输入/输出块、互联资源三个部分4.目前市场份额较大的生产可编程逻辑器件的公司有Altera 、Xillinx 、Lattice5.根据器件应用技术FPGA可分为基于SRAM编程的FPGA、基于反熔丝编程的FPGA6. 快速通道/互联通道包括行互连、列互联、逻辑阵列块、逻辑单元7.常用的的FPGA配置方式为主动串行、主动并行、菊花链8.实际项目中，实现FPGA的配置常常需要附加一片EPROM9.球状封装的英文缩写为BGA10.CPLD/FPGA选型时主要考虑的因素有器件逻辑资源、芯片速度、功耗、封装2.8.2选择1. 在下列可编程逻辑器件中，不属于高密度可编程逻辑器件的是（D）A EPLDB CPLDC FPGAD PAL2. 在下列可编程逻辑器件中，属于易失性器件的是（D）A EPLDB CPLDC FPGAD PAL3.下列逻辑部件中不属于Altera公司CPLD的是（A）A通用逻辑块（GLB）B可编程连线阵列（PIA）C输入输出控制（I/O）D逻辑阵列块（LAB）4.下列逻辑部件中不属于Lattice公司CPLD的是（D）A通用逻辑块（GLB）B全局布线区（GRP）C输出布线区（ORP）D逻辑阵列块（LAB）5.下列FPGA中不属于Xilinx公司产品的是（D）A XC4000B Virtex• 2 •第1章概述C SpartanD Cyclong6. 下列FPGA中不属于Alter公司产品的是（B）A FLEX 10KB VirtexC StratixD Cyclone7.下列配置方式不属于FPGA配置模式的是（D）A主动串行配置模式B被动串行配置模式C主动并行配置模式D被动从属配置模式8.下列因素中通常不属于CPLD/FPGA选型条件的是（D）A逻辑资源B 功耗和封装C 价格和速度D 产地2.8.3问答1.结合本章学习的知识，简述CPLD的基本结构？答：虽然CPLD种类繁多、特点各异，共同之处总结起来可以概括为三个部分：●可编程逻辑阵列块；●输入/输出块；●互联资源；其中，可编程逻辑阵列块类似于一个低密度的PAL/GAL，包括乘积项的与阵列、乘积项分配和逻辑宏单元等。

EDA 技术实用教程第2章

EDA 技术实用教程第2章




IP的发展： 1、初级阶段：免费使用，扩大营业 IC生产厂(Foundry) 扩大业务，提供精心 设计并经过工艺验证的标准单元，吸引IC设计 公司(Fabless，无生产线IC公司)成为他的客 户，向客户提供相关的数据资料。IC设计师十 分乐于使用成熟、优化的单元完成自己的设计， 可提高效率，又可减少设计风险。一旦完成设 计，自然必须到这家Foundry去做工艺流片， 这就使Foundry达到了的目的。标准单元使用 者与Foundry签订标准单元数据不扩散协议， 无须交单元库的使用费，没直接获取IP的收益， 扩大营业间接收到单元库的IP效益。
适配
适配器也称为结构综合器，它的功能是将 由综合器产生的网表文件配置于指定的目标器 件中，使之产生最终的下载文件，如JEDEC、 JAM格式的文件。适配所选定的目标器件必须属 于原综合器指定的目标系列器件。 适配器将综合后的网表文件针对某一具体 的目标器件进行逻辑映射操作，包括器件配置、 逻辑分割、逻辑优化、逻辑布局布线操作。适 配完成后可以利用适配所产生的仿真文件做精 确的时序仿真，同时产生可用于编程的文件。
常用EDA工具
适配器（布局布线器）
适配器的任务是完成目标系统在器件上的布局布 线。适配即结构综合通常都由可编程逻辑器件的厂 商提供的专门针对器件开发的软件来完成。这些软 件可以单独存在或嵌入在厂商的针对自己产品的集 成EDA开发环境中。
下载器（编程器）
EDA软件提供商
常见FPGA/CPLD集成开发环境
3. 二者综合使用。把图形的直观与HDL的优势结 合起来。 如用VHDL描述各个电路模块，而用原理图输入方式 连接各个电路模块，可直观表示系统的总体框架。 如状态图输入的编辑方式，即用图形化状态机输入 工具，用图形的方式表示状态图。当填好时钟信号名、 状态转换条件、状态机类型等要素后，就可以自动生 成VHDL、Verilog程序。

EDA技术实用教程精品PPT课件

VerilogHDL与VHDL最常用
VerilogHDL与VHDL的比较
• VHDL来源于古老的Ada语言，VerilogHDL来源于 C语言，VerilogHDL受到一线工作的工程师的青 睐。
• 90%以上的公司采用verilogHDL进行IC设计， ASIC设计必须学习VerilogHDL,VerilogHDL在工 业界通用些，VHDL在大学教学中使用较多
自项向下的设计方法
• 设计说明书 • 行为模型 • 行为仿真 • RTL级建模 • 前端功能仿真 • 逻辑综合 • 测试向量生成 • 功能仿真 • 结构综合 • 门级时序仿真 • 硬件测试
“自顶向下”和“自下向顶”互 为补充
• 原先是采用“自下向顶”的设计方法 • 现在流行“自顶向下”的设计方法 • 两种方法各有利和弊，只强调“自顶向下”
运算步
寄存器传输级（RTL） 时钟周期
逻辑门级（Logic） 延时
门（电路）级（Gate）物理时间
物理级（版图级） （Layout）
几何图形
基本单位
电路的功能（行为） 描述
进程及通信
自然语言描述或ห้องสมุดไป่ตู้互 通信的进程
运算的控制
行为有限状态机、数 据流图、控制流图
寄存器、计数器、多 布尔方程、二元决策 路选择器、算术逻辑 图、有限状态机 单元
• 从算法表示转换到寄存器传输级，即行为 综合
• 从RTL级表示转换到逻辑门的表示，即逻辑 综合
• 从逻辑门表示转换为版图表示，即版图综 合或结构综合
综合与编译的比较
• 编译过程基本属于一种一一对应式的，机 械转换式的“翻译”行为
• 综合具有明显的能动性和创造性，根据设 计库、工艺库以及预先设置的各类约束条 件，选择最优的方式完成电路结构的设计。 对于相同的VHDL表述，综合器可以用不同 的电路结构实现相同的功能。

最新-EDA技术与应用讲义第2章第4节EDA设计流程及其工具QUARTUSII快速设计指南-PPT文档资料

第2章第4节 EDA设计流程及其工具 Quartus II 快速操作指南
<EDA技合肥术工与业应大学用>彭良课清程讲义
上一章Βιβλιοθήκη 下一章本章参考资料
本章只是关于QUARTUS II软件的 简明操作指 导，未罗列该软件的所有功能。关于该软件的 详细操作过程 可从以下渠道得到：
1. 该软件的help。
2. 本讲义第9章 设计优化（二），讨论了各种
2. 一个设计为一个Project, 所有 Project的内容包含
在一个项目文件中。
3. 在设计开始时必须指定创建一个Project文件 4. Quartus II的项目文件扩展名为“.qar”
主要输入文件类型（files type）
Quartus II Project File 设
VHDL Design File
一个例子
器件与引脚指配
(device & pin assignment)
1. 通过对话窗指配
I. Assignments -> Device II. Assignments -> Pins
2. 通过“*.qsf”文件指配 “XXX.qsf”是一个文本文件，包含了设计 项目所有的配置信息，其中包括器件和引 脚信息
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精品课件-EDA技术应用基础-第4讲 VHDL编程基础(2)


1．PROCESS语句格式
格式如下：
[进程标号：]PROCESS[(敏感信号参数表)][IS
[进程说明部分] - -进程
BEGIN
顺序描述语句
ENPDROCEPSRSO语CE句SS结[进程标号]；
构由三个部分组成：
注:一个结构
①进程说明部分（主要 体中可含有多个
定义一些局部量，可包 PROCESS结构，每一
- -当其中任何一个改变时，都将启动进程的运行 IF CLEAR=‘0’ THEN CNT4<=0； ELSIF CLK'EVENT AND CLK=‘1’ THEN
--如果遇到时钟上升沿，则…… IF STOP=‘0’ THEN --如果
EDA技术
讲授：课题组教师
一、进程语句（PROCESS）
【例】十进制加 【例】十进制时序逻辑加法计数
END IF；
USE WORK.MTYPE.ALL； --打开 END PROCESS SYNC；
程序包
FSM：PROCESS(CURRENT_STATE，
A1，B1) BEGIN
ENTITY S4_MACHINE IS PORT(CLK，INC，A1，B1：
OUT1<=A1； NEXT_STATE<=S0；
讲授：课题组教师
EDA技术
讲授：课题组教师
课题： VHDL并行语句
➢并行语句——出现在结构体中，各语句并行（同步） 运行，与书写的顺序无关。
使用格式如下： ARCHITECTURE 结构体名 OF 实体名 IS
说明语句 BEGIN
并行语句 END ARCHITECTURE 结构体名；
注：并行语句与顺序语句并不是相互对立 的语句，它们往往互相包含、互为依存，它们是一 个矛盾的统一体。例如， 相对于其他的并行语句， 进程属于并行语句，而进程内部运行的都是顺序语 句，而一个单句并行赋值语句，从表面上看是一条 完整的并行语句，但实质上却是一条进程语句的缩 影，它完全可以用一个相同功能的进程来替代。所 不同的是，进程中必须列出所有的敏感信号，而单

精品课件-EDA技术与VHDL设计-第2章

3
第2章 可编程逻辑器件 表2-1 四人表决器真值表
输入
A
B
C
D
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
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1
1
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1
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1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
输出
F
0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1
A CD
00 01 11
10
图2
4
第2章 可编程逻辑器件
要以下几个步骤。 (1) 根据逻辑功能建立真值表。真值表列出了逻辑的所
有可能输入以及所有输入组合产生的相关输出。 (2) 根据真值表建立逻辑函数表达式，并按照设计要求
进行化简或者变化。当然，也可以采用卡诺图的形式来进行逻 辑表达式的化简或者变化。
2
第2章 可编程逻辑器件 (3) 根据逻辑函数表达式，画出电路图，确定所需元件，
，则可以使用74系 F AB CD BD AD BC AC 列的标准元件来实现。本例可使用两片7400和一片7430完成。 当然，还可以通过寄存器来建立同步输出，电路结构如图2-2 所示，本例浪费了两个与非门和一个寄存器。
6Байду номын сангаас
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2.7.1 CPLD在系统编程
2.7 CPLD/FPGA的编程与配置
2.7.1 CPLD在系统编程
2.7 CPLD/FPGA的编程与配置
2.7.2 FPGA配置方式
2.7 CPLD/FPGA的编程与配置
2.7.3 FPGA专用配置器件
2.7 CPLD/FPGA的编程与配置
2.7.4 使用单片机配置FPGA
2. 宏单元
三种时钟输入模式 （1）全局时钟信号。 （2）全局时钟信号由高电平有效的时钟信号使能。 （3）用乘积项实现一个阵列时钟。
2.3 CPLD的结构及其工作原理
3. 扩展乘积项
2.3 CPLD的结构及其工作原理
4. 可编程连线阵列PIA
2.3 CPLD的结构及其工作原理
5. I/O控制块
EDA技术实用教程
第2章
FPGA/CPLD结构原理
2.1 概 述
2.1 概 述
2.1.1 PLD的发展历程
2.1.2 PLD分类
2.2 简单PLD结构原理
2.2.1 逻辑元件符号表示
2.2 简单PLD结构原理
2.2.1 逻辑元件符号表示
2.2 简单PLD结构原理
2.2.2 PROM结构原理
2.6 PLD产品概述
2.6.2 Xilinx公司的PLD器件
1. Virtex-6系列FPGA 2. Spartan-6器件系列 3. XC9500/XC9500XL系列CPLD 4. Xilinx Spartan-3A系列器件 5. Xilinx的IP核
2.6 PLD产品概述
2.6.3 Altera公司的PLD器件
2.2 简单PLD结构原理
（3）简单模式 1、反馈输入结构
2.2 简单PLD结构原理
（3）简单模式 2、输出反馈结构
2.2 简单PLD结构原理
（3）简单模式 3、输出结构
2.3 CPLD的结构及其工作原理
2.3 CPLD的结构及其工作原理
1. 逻辑阵列块LAB
2.3 CPLD的结构及其工作原理
2.5 硬件测试
2.5.2 JTAG边界扫描测试
2.5 硬件测试
2.5.2 JTAG边界扫描测试
2.5.3 嵌入式逻辑分析仪
2.6 PLD产品概述
2.6.1 Lattice公司的PLD器件
1. ispLSI系列器件 2. MACHXO系列 3. MACH4000系列 4. LatticeSC FPGA系列 5. LatticeECP3 FPGA系列
1. Stratix 4/6 系列FPGA 2. Cyclone 4系列FPGA 3. Cyclone系列FPGA（低成本FPGA） 4. Cyclone II系列FPGA 5. Cyclone III系列FPGA 6. MAX系列CPLD 7. MAX II系列器件 8. Altera宏功能块及IP核
2.6 PLD产品概述
2.6.4 Actel公司的PLD器件
2.6.5 Altera的FPGA配置方式
2.7 CPLD/FPGA的编程与配置
（1）基于电可擦除存储单元的EEPROM或Flash技术。 （2）基于SRAM查找表的编程单元。 （3）基于一次性可编程反熔丝编程单元。
2.7 CPLD/FPGA的编程与配置
2.7 CPLD/FPGA的编程与配置
2.7.4 使用单片机配置FPGA
2.7 CPLD/FPGA的编程与配置
2.7.5 使用CPLD配置FPGA
习
题
2-1 OLMC有何功能？说明GAL是怎样实现可编程组合电路与时序电路的。 2-2 什么是基于乘积项的可编程逻辑结构？什么是基于查找表的可编程逻辑结构？ 2-3 FPGA系列器件中的EAB/M9K有何作用？ 2-4 与传统的测试技术相比，边界扫描技术有何优点？ 2-5 解释编程与配置这两个概念。 2-6 请参阅相关资料，并回答问题：按本章给出的归类方式，将基于乘积项的可编 程逻辑结构的PLD器件归类为CPLD；将基于查找表的可编程逻辑结构的PLD器件 归类为FPGA，那么，APEX系列属于什么类型PLD器件？MAX II系列又属于什么类 型的PLD器件？为什么
2.4 FPGA的结构及其工作原理
2.4.1 查找表逻辑结构
2.4 FPGA的结构及其工作原理
2.4.1 查找表逻辑结构
2.4.2 Cyclone III 系列器件的结构与 原理
2.4.2 Cyclone III系列器件的结构与原理
2.4.2 Cyclone III系列器件的结构与原理
2.4.2 Cyclone III系列器件的结构与原理
2.4.2 Cyclone III系列器件的结构与原理
2.4 FPGA的结构及其工作原理
2.4.2 Cyclone III系列器件的结构与原理
2.4 FPGA的结构及其工作原理
2.4.2 Cyclone III系列器件的结构与原理
2.4 FPGA的结构及其工作原理
2.4.2 Cyclone III系列器件的结构与原理
2.2 简单PLD结构原理
2.2.2 PROM结构原理
2.2 简单PLD结构原理
2.2.2 PROM结构原理
2.2 简单PLD结构原理
2.2.2 PROM结构原理
2.2 简单PLD结构原理
2.2.3 PLA结构原理理
2.2 简单PLD结构原理
2.2.4 PAL结构原理
2.2 简单PLD结构原理
2.2.4 PAL结构原理
2.2.5 GAL结构原理
2.2 简单PLD结构原理
2.2.5 GAL结构原理
（1）寄存器模式
2.2 简单PLD结构原理
（2）复合模式 1、组合输出双向口结构
2.2 简单PLD结构原理
（2）复合模式 2、组合输出结构
2.4 FPGA的结构及其工作原理
2.4.2 Cyclone III系列器件的结构与原理
2.5 硬件测试
2.5.1 内部逻辑测试 2.5.2 JTAG边界扫描测试
2.5 硬件测试
2.5.2 JTAG边界扫描测试
2.5 硬件测试
2.5.2 JTAG边界扫描测试
2.5 硬件测试
2.5.2 JTAG边界扫描测试