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基于QuartusⅡ 11.0的数字跑表的设计与仿真

2011/5/30    来源:e-works    作者:e-works周雪花      
关键字:QuartusⅡ  数字跑表Verilog HDL代码  Quartus设计流程  
根据目前国内外流行的可编程逻辑器件设计趋势,本文选择了美国Altera公司的Quartus Ⅱ 11.0开发软件作为平台,介绍了QuartusⅡ软件设计特点、典型的设计流程,以及引入具体的数字跑表的设计并进行了仿真,其结果符合预期要求。指出这种基于EDA软件的现代电子系统设计技术采用硬件描述语言进行模块化设计方法,已成为研制、开发数字系统最理想的选择, 是现代电子电路设计方法的一个趋势,体现了硬件设计向软件化方向发展的新思路。

    0 引言
   
    20世纪90年代,国际上电子和计算机技术先进的国家,一直在积极探索新的电子电路设计方法,在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革,并取得了巨大的成功。在电子设计技术领域,可编程逻辑器件(PLD)可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构,使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。目前国内使用最多的PLD是由美国Altera公司和Xilinx公司生产的,它们各为自己的芯片开发提供了高效集成的基于计算机的开发环境,Altera公司是提供Quartus Ⅱ和MAX+plus Ⅱ(现已基本淘汰)开发软件,而Xilinx公司则提供ISE(Intergrated Software Environment)开发软件。 Quartus Ⅱ 11.0是目前最新的版本,支持Altera名为Qsys的系统级集成工具新产品。它增强了调试方案,帮助您更快的完成电路板开发。这些增强措施包括外部存储器接口工具包的性能监视功能,它提高了收发器工具包的可用性。
   
    1 QuartusⅡ软件设计特点
   
    Alter公司的Quartus Ⅱ开发软件支持VHDL和Verilog HDL硬件描述语言的设计输入,基于图形的设计输入方式和集成系统级设计工具,它可以把设计、综合、布局布线、系统验证全部都集成一个无缝的开发环境中,其中还包括与第三方EDA工具的高效接口。其设计特点主要有以下几点:
   
    (1)基于模块的设计方法
   
    (2)更快的集成IP
   
    (3)在设计周期的早期对I/O管脚进行分配和确认
   
    (4)拥有存储器编译器
   
    (5)支持FPGA、CPLD以及基于HardCopy的ASIC设计
   
    (6)使用全新的命令行和脚本功能的自动化设计流程
   
    (7)Altera公司提供高级帮助教程帮助设计者了解Quartus Ⅱ软件的功能特性。
   
    2 QuartusⅡ软件的设计流程
   
    QuartusⅡ开发软件为设计者提供了一个完善的多平台设计环境,在设计流程的每个阶段,QuartusⅡ软件允许设计者使用QuartusⅡ的图形用户界面、EDA工具界面或者命令行界面,在整个设计流程中可以使用这些界面中的任意一个,也可以在不通的设计阶段使用不同的界面接口。如下图1所示是QuartusⅡ的典型的设计流程。
   

图1 Quartus Ⅱ软件的典型设计流程

图1 Quartus Ⅱ软件的典型设计流程
   

    3 数字跑表设计实例
   
    下面以Altera公司的可编程器件的开发工具Quartus Ⅱ 11.0为平台,设计一个数字跑表,该跑表具有复位、暂停、秒表计时等功能。
   
    3.1 数字跑表的设计要求
   
    图2是该数字跑表的结构示意图。跑表设3输入端,分别为时钟输入(CLK)、复位(CLR)和启动/暂停(PAUSE)按键。复位信号高电平有效,可对跑表异步清零;当启动/暂停键为低电平时跑表开始计时,为高点平时暂停,变低后在原来的数值基础上继续计数。控制信号的功能如表1所示。
   

图2 数字跑表示意图

图2 数字跑表示意图

  表1 控制信号及功能

表1 控制信号及功能

责任编辑:周雪花
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