1 / 57

Kombinaatiopiirin suunnittelu ja toteutus

Kombinaatiopiirin suunnittelu ja toteutus. Harjoitustyön 2 tavoitteet. opitaan piirisuunnitteluprosessin vaiheita opitaan dokumentointia opitaan suunnittelemaan kombinaatiopiiri annetun määrittelyn pohjalta opitaan käyttämään piirisuunnitteluohjelmaa

ayoka
Download Presentation

Kombinaatiopiirin suunnittelu ja toteutus

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Kombinaatiopiirin suunnittelu ja toteutus

  2. Harjoitustyön 2 tavoitteet • opitaan piirisuunnitteluprosessin vaiheita • opitaan dokumentointia • opitaan suunnittelemaan kombinaatiopiiriannetun määrittelyn pohjalta • opitaan käyttämään piirisuunnitteluohjelmaa • suunnitelman syöttöön (Design Entry)piirikaaviomuodossa • suunnitellun piirin kääntämiseen(Compilation) eli sovittamiseen PLD-piiriin (näistä enemmän kevään opintojaksossa) • piiritoteutuksen tutkimiseen • PLD-piirin simulointiin • PLD-piirin ohjelmointiin • opitaan testaamaan toteutettu piiri

  3. Harjoitustyön 2 sisältö vaiheet, ajoitus ja työkalut Aiheen valinta ja varaus Tee työselostusta kaikkien vaiheiden aikana! Lohkokaaviosuunnittelu Piirisuunnittelu HT-kerralla 1 ATK-luokassa Kynällä ja paperilla Office-sovelluksilla 1 Piirisuunnittelu loppuun Piirikaavion piirtäminen HT-kerralla 2 ATK-luokassa Office-sovelluksilla Quartus II -ohjelmalla 2 Piirtäminen loppuun Käännös ja simulointi HT-kerralla 3 ATK-luokassa Quartus II -ohjelmalla Office-sovelluksilla 3 Quartus II -ohjelmalla Harjoitustyöalustalla Office-sovelluksilla Päälohkokaavion piirtäminen Ohjelmointi ja testaus HT-kerralla 4 ATK-luokassa 4 Harjoitustyökerta 5 on varattu työn loppuunsaattamiseen tarvittaessa

  4. Harjoitustyön 2 dokumentointi, luovutus, arvostelu ja palautus • Henkilökohtainen työselostus dokumenttipohjalle laadittuna • Quartus II -suunnittelutiedostot arkistoituna ja liitettynä työselostukseen • Sijoita työselostus suunnittelutiedostoarkistoineen Tuubiin viimeistään16.12.2011 • Työ arvostellaan skaalalla hyväksytty - hylätty • Tieto hyväksymisestä Tuubissa • Hylätty työ palautetaan täydennettäväksi tai korjattavaksi Tuubiin • Korjattu työ tulee toimittaa Tuubiinkorjausohjeessa mainittuun päivämäärään mennessä • Mikäli haluat tehdä työtä kotona • asenna kotikoneeseesi Quartus II:n versio 9.1 sp 2 (pyydä tiedosto opettajalta, tarvitset vähintään 2-gigaisen muistitikun) • pura opintojakson kotisivujen Harjoitustyöt-sivulta pakattu kansio IECSymbols.zip koneesi quartus-kansion libraries-alikansioon

  5. 1 Työympäristön valmistelu ATK-luokassa Z:  Z: - DigTeknMat Digitaalitekniikan matematiikan pääkansio - HarjTyo2Opiskelijatunnuksesi Harjoitustyön 2 pääkansiosi - HarjTyo2Opiskelijatunnuksesi Harjoitustyön 2 pääkansiosi HarjTyo2RyhmasiSukunimesiEtunimesi.doc Työselostus 1) Tee Z:-levyllesi alla esitetyt kansiot (ei skandeja nimissä) 2) Talleta työselostuspohja opintojakson verkon harjoitustyösivulta kansioon seuraavalla nimellä(ei skandeja) ja avaa se Wordiin 3) Avaa tämä ohje opintojakson harjoitustyösivulta Adobe Readeriin Täydennä työselostusta riittävän usein työtä tehdessäsi!

  6. 1 Harjoitustyön lohko- ja piirisuunnitteluprosessi Ensin ylhäältä alas (top-down) käsin Sitten alhaalta ylös (bottom-up) ohjelmalla Päälohkokaavio Päälohkokaavio Totuustaulut Karnaugh'n kartat Lausekkeet Piirikaavio

  7. 1 Esi- merkki Valo- ohjain Päälohkokaavion laadinta • Tee työ joko ensin kynällä ja paperilla ja sittenPowerPointilla tai pelkästään PowerPointilla • Päälohkokaaviossa vain yksi lohko • Piirin tulosignaalit ja lähtösignaalit • Tulot ja lähdöt saat tehtävän kuvauksesta • Nimeä lohko ja signaalit heti harkitusti • Käytä lohkon nimessä vain kirjaimia A … Z, enintään 8 merkkiä • esimerkissä ValOhj • Piirrä signaaliviivat ja esitä signaalinimet • esimerkissä HK, A, Y ja L • Käytä signaalinimissä vain isoja kirjaimia A … Z ja numeroita, enintään8 merkkiä. Aloita signaalinimi kirjaimella. • Signaalinimet S1, S2 ... S8 ja D1, D2 ... D8 on varattu. Älä käytä niitä ValOhj HK A L Y Työselostus 4

  8. 1 Esi- merkki Valo- ohjain Piirisuunnittelu 2 • Laadi piirin lähtösignaalien totuustaulut • Laadi piirin lähtösignaalien Karnaugh´n kartat • Muodosta piirin lähtösignaalien lausekkeet • pyri mahdollisimman yksinkertaisiin lausekkeisiin • Jos tulosignaaleja on enemmän kuin neljä • lähtösignaalit riippuvat vain osastatulosignaaleja • jokainen lähtösignaali riippuuenintään neljästä tulosignaalista HK A Y L 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 Työselostus 5.1 Työselostus 5.2 Työselostus 5.2 L HK 0 1 1 1 Y 1 0 1 1 A L = HK + A · Y + A · Y = HK + A  Y

  9. 1 Työn tallettaminen harjoitustyökerran lopussa 2 • Talleta omaan harjoitustyön 2 pääkansioosi Z:-levyllä seuraavat tiedostot: • työselostus (Word) • Quartus II -projektitiedostot arkistoituna tiedostona (.qar) Project  Archive Project… • Kopioi koko harjoitustyön 2 pääkansiosi sisältö muistitikulle • Lähetä työselostus ja arkistotiedosto itsellesi sähköpostilla • Voit myös käyttää Tuubin välitallennusmahdollisuutta • Nämä varmistelut saattavat tuntua ylimitoitetuilta • Käytännön kokemus on osoittanut, että kaikkea voi sattua • Z:-levylläsi olevat tiedostot ovat salaperäisesti hävinneet • muistitikkusi on kadonnut tai sen sisältö on hävinnyt tai muuttunut • et pääse Z:-levyllesi etkä sähköpostiin • tms... 3 4

  10. 2 Työn jatkaminen seuraavalla harjoitustyökerralla 3 • Tarkasta, että työympäristösi on edelleen kunnossa • katso kalvoa Työympäristön valmistelu ATK-luokassa (sivu 5) • Ellei ole, saata se kuntoon (kopioi tiedostot Z:-levylle tarvittaessa sähköpostista, muistitikulta tai Tuubista) • katso kalvoa Työympäristön valmistelu ATK-luokassa (sivu 5) • Avaa • työselostuksesi (Word) • tämä ohje (Adobe Reader) • Jos olet jo tehnyt työtä Quartus II:lla • käynnistä Quartus II • tee sitten sivulla 15 esitetyt asiat • avaa lopuksi Quartus II -projekti Z:-levyltä File  Open Project... .qpf-tiedosto 4 Tee työtä vain Z:-levyltä! Muista!

  11. 2 Quartus II -ohjelman esittely • Ohjelma digitaalipiirien • suunnittelun syöttöön • lohkokaavioina (käytämme tässä työssä) • piirikaavioina (käytämme tässä työssä) • tekstitiedostoina korkean tason kuvauskielellä (kevään työssä) • valmislohkoina (käytämme tässä työssä) • sovittamiseen Alteran valmistamiin ohjelmoitaviin logiikkaverkkoihin • toiminnan verifiointiin (simulointi ja valmiin piirin toiminnan tutkiminen) • verkkojen ohjelmointitiedostojen laadintaan ja ohjelmointiin • Kattava kokonaisohjelmisto työn eri vaiheisiin (ei määrittelyyn) • Suhteellisen helppokäyttöinen ja nopea oppia • Soveltuu hyvin hierarkkiseen suunnitteluun • sekä top-down että bottom-up (harjoitustyössä käytetään tätä) • Windows XP, Vista ja 7 sekä Linux-ympäristöihin • Luokassa versio 9.1 • Quartus II kotikoneelle? Ks. tämän ohjeen sivu 4.

  12. ValOhj.bdf PaaLohko.pof 2 Harjoitustyön Quartus II -suunnitteluprosessi 3 Vaihe Työkalut Keskeiset tiedostot Raportit Lopputulos 4 Piirikaavionpiirtäminen Lohko- ja piiri- kaavioeditori Käännösraportit Käännös eli sovitus piiriin Kääntäjä Tietokanta (db) ValOhj.rpt ValOhj.eqn Raportti-ikkuna Lausekeraportit Toteutuks. tutk. Raportti-ikkuna Simul.-raportti Simulointi Aaltomuotoeditori ValOhj.vwfValOhj.sim.rpt Simulaattori Käännösraportti Päälohkokaav.piirtäminen jakäännös Lohko- ja pk-edit. PaaLohko.bdfPaalohko.rpt Ohjelmoitu piiri harjoitus- työalustalla Kääntäjä Ohjelmointi Ohjelmoija

  13. 2 Quartus-työkansion tekeminen • Tee harjoitustyön 2 pääkansioosi työkansio Quartus II -ohjelman tekemille tiedostoille ja tietokannalle • Anna kansiolle nimeksi suunniteltavan piirin nimi eli sama nimi, joka sillä on päälohkokaaviossa (katso sivu 7) • esimerkissä ValOhj  Z - DigTeknMat Digitaalitekniikan matematiikan pääkansio - HarjTyo2Opiskelijanumerosi Harjoitustyön 2 pääkansiosi - ValOhj ValOhj-piirin Quartus II -työkansio • Sijoita kaikki tekemäsi Quartus II -tiedostot tähän työkansioon • Älä siirtele tai kopioi tiedostoja kansiosta toiseen • Älä tee uusia työkansioita Quartus II -tiedostoille • Käytä työkansiolle antamaasi piirin nimeä jatkossa myös projektin ja sen keskeisten tiedostojen nimenä

  14. 2 Quartus II -ohjelman käynnistys • Käynnistä Quartus II (kestää jonkin aikaa…) Työtila käyttäjän tiedostoille (piiri- ja lohkokaaviot jne.) ja raporteille Projekti-ikkuna: hierarkia, tiedostot, suunnitteluyksiköt Tehtäväikkuna: projektin vaiheet ja eteneminen Sanomaikkuna: sanomat, virheilmoitukset yms. Selosterivi: esimerkiksi painikkeiden kuvaukset

  15. 2 Quartus II:n asetusmuutokset • Avaa asetusmuutosikkuna: Tools  Options... • Tee seuraavat asetusmuutokset Quartus II:een • aseta kääntäjä tekemään lauseketiedostot ja simulaattori päivittämään aikakaavio: Category:  General  Processing • valitse • määrittele IEC-symbolit sisältävä kirjasto IECSymbols käyttäjäkirjastoksi Category:  General  Global User Libraries (All Projects) • hae ( )C:\win\altera\91\quartus\libraries\IECSymbols • napsauta ja muista painaa vielä • tarkista, että em. kansio on tullut Libraries: -luetteloon • aseta aaltomuotoeditorin kokonaisaika ja aika-askel Category:  Waveform Editor • muuta Default File End Time:n arvoksi 26 us • muutaDefault Grid Period:in arvoksi 100 ns • napsauta

  16. 2 Uuden projektin käynnistys • Jokainen suunnittelutyö on Quartus II:ssa projekti • Projektilla on oma kansio, jossa sen tietokanta (db) ja tiedostot ovat • Tiedostoilla on hierarkia: yksi suunnittelutiedostoista on päätiedosto • Käynnistä uusi projekti projektivelhon (Project Wizard) avulla File  New Project Wizard…  Introduction • valitse projektikansioksi luomasi Quartus II:n työkansio (selaa :lla) • esimerkissä ValOhj • kirjoita projektin ja päätiedoston nimeksi piirin nimi • esimerkissä ValOhj • napsauta kahdesti • valitse käytettävä piiriperhe ja piiri Family: MAX3000A Target device: Specific device selected in 'Available devices' list Available devices: EPM3064ALC44-10 • napsauta

  17. 2 Piirikaavion piirtäminen 1 • Avaa uusi suunnittelutiedosto lohko- ja piirikaavioeditoriin File  New...tai Block Diagram/Schematic File • Talleta tyhjä tiedosto heti Quartus II -työkansioosi File  Save As... • anna tiedostonimeksi piirin nimi (esimerkissä ValOhj) • ei skandeja (Å,Ä,Ö) eikä välilyöntejä tiedostonimessä • varmista, että on valittuna ja paina • Piirtämisessä hyödyllinen rasteri näkyville (ellei jo ole) View  Show Guidelines • Tutustu vasemman reunan pystytyökalurivin työkaluihin,katso kunkin työkalun kuvaus selosteriviltä • Piirrä signaaliviivatOrthogonal Node Tool -viivatyökalulla Esimerkki piirikaaviosta on seuraavalla sivulla Piirikaavion piirtämisohjeet jatkuvat esimerkin jälkeen

  18. 2 Piirikaavioesimerkki Signaaliviiva Tuloliitin Piirisymboli Symbolin kehys Lähtöliitin Piirikaavion piirtämisohjeet jatkuvat seuraavalla sivulla

  19. 2 Piirikaavion piirtäminen 2 • Valitse kirjoitustyökalu ja kirjoita piirustusalustan vasempaan yläkulmaan seuraavat tiedot: Digitaalitekniikan matematiikka Harjoitustyö 2 Työaiheesi numero ja nimi Piirikaavio Nimesi ja opiskelijanumerosi Opiskelijaryhmäsi Päivämäärä • Nouda piirien symbolit, yksi kutakin tarvitsemaasi • kaksoisnapsauta hiirellä piirustusalustaa tai napsauta • symbolin valintaikkuna aukeaa • laajenna ( ) kirjasto IECSymbols ja valitse siitä tarvitsemasi piiri • näet piirin symbolin ikkunassa: tarkista, että se on oikea • poista tarvittaessa valinta • napsauta ja sijoita symboli sopivaan paikkaan

  20. 2 Piirikaavion piirtäminen 3 • Piirien lisäksi tarvitset jokaista tulosignaalia varten tuloliittimen ja jokaista lähtösignaalia varten lähtöliittimen • kaksoisnapsauta hiirellä piirustusalustaa tai napsauta • tuloliitin: kirjoita Name: -kenttään input, napsauta ja sijoita liitin haluamaasi paikkaan • lähtöliitin: kirjoita Name: -kenttään output, napsauta ja sijoita liitin haluamaasi paikkaan • Monista symboleita ja liittimiä tarvitsemasi määrä (pidä ctrl-painike painettuna ja raahaa hiirellä kopio haluamaasi paikkaan) • Saat piirikaavion oman ikkunaansa napsauttamalla • saat suuremman työskentelytilan • voit palauttaa piirikaavion pääikkunaan napsauttamalla uudelleen • Talleta tiedostosi riittävän usein työn kestäessä File  Save tai

  21. 2 Piirikaavion piirtäminen 4 Symbolin kehys 3 • Sijoita kaikki symbolit ja liittimet sopivasti piirustusalustalle • Älä sijoita symboleja, liittimiä äläkä niiden kehyksiä osittainkaan toistensa päälle • Varaa riittävästi (= enemmän kuin aluksi luuletkaan) tilaa signaaliviivoille • Muuta tulo- ja lähtöliittimien signaalinimet suunnittelemasi piirin tulo- ja lähtösignaalinimiksi • kaksoisnapsauta liitintä • kirjoita signaalin nimi ikkunan kenttään Pin name(s): ja napsauta • Yhdistä liittimet ja symbolit signaaliviivoilla viivatyökalulla • kun viet kohdistimen symbolin liitäntäpisteeseen tai viivan päähän, voit piirtää viivan ja siihen enintään yhden kulman • Älä piirrä signaaliviivaa symbolin äläkä sen kehyksen päälle • Piirikaavion muokkaamisessa auttaa, kun pidät kuminauhaominaisuuden (rubberbanding) valittuna • Tarkasta piirikaaviosi huolellisesti! Korjaa virheet, jos niitä löytyy!

  22. 2 Piirikaavion määrittely päätason suunnitteluyksiköksi 3 • Valitse projekti-ikkunan(Project Navigator) välilehti Files • Valitse piirikaaviotiedosto • esimerkissä ValOhj.bdf • Määrittele se päätason suunnitteluyksiköksi • Project  Set as Top-Level Entity

  23. 2 Piirikaavion tarkastus 3 • Tarkasta piirikaaviosi virheettömyys Processing  Start  Start Analysis & Synthesis tai • Mikäli saat varoituksia tai virheilmoituksia sanomaikkunaan(Messages): • Kaksoisnapsauta ilmoitusta, niin se symboli, johon varoitus tai virhe liittyy, tulee valituksi • Korjaa virheet ja tarkasta piirikaavio uudelleen, kunnes tarkastus onnistuu ilman varoituksia ja virheitä: korjausvinkkejä sivuilla 54-57 • Huom! Varoituksista tyyppiä ... ...ei tarvitse välittää • Jos saat paljon punaisia virheilmoituksia, niin luultavasti symbolikirjasto on jostain syystä kadonnut (Quartuksen bugi?) Hae symbolikirjasto uudelleen sivun 15 ohjeen mukaan ja toista piirikaavion tarkastus. Jos edelleen tulee punaisia virheilmoituksia, niin vika on muualla. Työselostus 6.1 ja 6.2

  24. 3 Mitä käännöksessä tehdään? • Käännöksessä on neljä osaa • analyysi ja synteesi (Analysis & Synthesis) • piiriin sovittaminen (Fitting, työkalu Fitter) • ohjelmointitiedostojen laatiminen (Assembly, työkalu Assembler) • ajoitusanalyysi (Timing analysis, työkalu Classic Timing Analyzer) • Analyysivaiheessa Quartus II -ohjelma analysoi suunnittelutiedostot ja raportoi löytämistään muotovirheistä. • Synteesissä muodostetaan suunnittelutiedostoista yhteinen tietokanta • Fitter sovittaa suunnitelman ohjelmoitavaan logiikkaverkkopiiriin • ohjelmalle voidaan antaa vapaus valita parhaiten sopiva piirityyppi • piirityyppi voi olla valittu (esimerkiksi EPM3064ALC44-10) • Assembler tekee ohjelmointitiedostot piirien ohjelmointia varten • Ajoitusanalyysissa selvitetään piirien viiveet ja analysoidaan viiveisiin liittyviä virhetoimintamahdollisuuksia • Käännösraportista nähdään monenlaisia käännökseen liittyviä tietoja

  25. 3 Käännös eli sovitus ohjelmoitavaan logiikkaverkkoon • Käynnistä käännös Processing  Start Compilation tai • Tehtäväikkuna (Tasks) näyttäät käännöksen eri vaiheet ja niiden suoritusasteen • Sanomaikkuna ilmoittaa käännöksen etenemisestä sekä antaa tarvittaessa varoituksia ja virheilmoituksia • seuraavantyyppisiä varoituksia saat, niistä ei tarvitse välittää: • Korjaa virheet: korjausvinkkejä sivuilla 53-55 • Käännä uudelleen, kunnes käännös on virheetön

  26. 3 Toteutuksen lausekkeiden tutkiminen (lisätehtävä) • Käännöksen alkaessa tulee näkyville käännösraportti-ikkuna • Valitse ikkunan kohdasta Fitter alakohtaEquations • raportissa lausekkeet on esitetty seuraavan esimerkin mukaisesti C1L1_p1_out = !A & Y; C1L1_p2_out = A & !Y; C1L1_or_out = C1L1_p1_out # C1L1_p2_out # HK; C1L1 = C1L1_or_out; A = INPUT(); Y = INPUT(); HK = INPUT(); L = OUTPUT(C1L1); • jos olisi esimerkiksi C1L1 = !C1L1_or_out; • Vertaa lausekkeita Karnaugh'n kartoista saamiisi lausekkeisiin Tulotermin p1 lauseke: & = JA, ! = EI Tulotermin p2 lauseke: & = JA, ! = EI SOP-lauseke Tulojen summan lauseke: # = TAI Tulosignaalien nimet Lähtösignaalin L sisäinen nimi on C1L1 I-SOP-lauseke: ! = EI Työselostus 7.1 ja 7.2

  27. 3 Viiveanalyysi • Valitse käännösraportti-ikkunan kohdasta Timing Analyzer alakohta tpd • Taulukosta näet piirin etenemisviiveen kunkin tulosignaalin muutoksesta kunkin lähtösignaalin muutokseen • esimerkissä kaikki viiveet ovat pituudeltaan 10 ns Työselostus 8

  28. 3 Mitä simulointi on? • Simuloinnissa tutkitaan piirin käännöksen signaalien arvoja eli vasteita, kun sen tulosignaaleille annetaan erilaisia arvoja eli herätteitä • Voidaan tutkia • lähtösignaaleja (signaalin arvo ja viive tulosignaalimuutoksesta) • piirin sisäisiä signaaleja (tästä saattaa joskus olla hyötyä) • Simuloinnilla pyritään varmistumaan seuraavista asioista: • piiri toimii määrittelyn mukaisesti normaaleissa käyttötilanteissa • piiri toimii hyväksyttävästi poikkeustilanteissa • Simuloinnin herätetiedosto tehdään aaltomuotoeditorilla (Waveform Editor) • Simulointi tehdään simulaattorilla (Simulator)

  29. 3 Simuloinnin herätetiedoston laadinta 1 • Luoaaltomuotoeditorilla uusi aaltomuototiedosto File  New... tai Verification/Debugging Files Vector Waveform File • Talleta tyhjä tiedosto heti Quartus II -työhakemistoosi File  Save as... • anna piirikaavion tiedostonimi, tarkenne .vwf • esimerkissä ValOhj.vwf • Etsi simuloitavat signaalit (kaikki tulo- ja lähtösignaalit) Edit  Insert  Insert Node or Bus…  • varmista, että kohdassa Filter lukee Pins: all tai Pins: unassigned • napsauta • kaikki tulo- ja lähtösignaalit ilmestyvät vasemmanpuoleiseen ruutuun • esimerkissä A, HK, L ja Y

  30. 3 Simuloinnin herätetiedoston laadinta 2 • Lisää simuloitavat signaalit aaltomuototiedostoon • napsauta • valitsemasi signaalit ilmestyvät oikeanpuoleiseen ruutuun niin, että signaalinimeä edeltää piirin nimi • esimerkissä |ValOhj|A, |ValOhj|HK, |ValOhj|L ja |ValOhj|Y • napsauta kahdesti • Sovita aikaskaala niin, että koko simulointiaika on näkyvissä View  Fit in Window • Järjestä tarvittaessa signaalit uuteen järjestykseen • napsauta signaalia (muuttuu vaaleansiniseksi), valitse se hiirellä ja vedä uuteen paikkaan • tulot ylimmiksi niin että ne ovat samassa järjestyksessä kuin totuustaulussa • lähdöt alimmiksi niin että ne ovat samassa järjestyksessä kuin totuustaulussa Esimerkki simuloinnin herätetiedostosta on seuraavalla sivulla

  31. 3 Simuloinnin herätetiedostoesimerkki 1 • Esimerkki simuloinnin herätetiedostosta (ValOhj.vwf) ennen tulosignaalien aaltomuotojen määrittelyä Laadintaohjeet jatkuvat seuraavalla sivulla Tulosignaalien arvo on 0 Lähtösignaalin arvo on määrittelemätön

  32. 3 Simuloinnin herätetiedoston laadinta 3 • Tavoitteena on saada simuloinnin herätetiedostoon kaikki tulosignaalien erilaiset yhdistelmät • Tällöin on esitetty piirin totuustaulu aikakaaviomuodossa • siitä on helppo nähdä, toimiiko piiri oikein • Määrittele tulosignaaleille aaltomuodot • valitse alin tulosignaali (esimerkissä Y) napsauttamalla sen nimeä • napsauta pystytyökalupalkissa olevaa jaksollisen aaltomuodon määrittelypainiketta • Count Value -ikkuna aukeaa • napsauta • signaalin riville tulee muutoksia 100 ns välein • valitse suurennus/pienennystyökalu : hiiren vasen painike suurentaa ja oikea painike pienentää • suurenna kuvaa, kunnes simulointijakso 100 ns on noin 1 cm:n mittainen

  33. 3 Simuloinnin herätetiedoston laadinta 4 • Määrittele tulosignaaleille aaltomuodot (jatkuu) • valitse seuraava tulosignaali (esimerkissä A) • signaalilla Y on kaksi erilaista arvoa 0 ja 1 •  A saa muuttua vasta kahden simulointijakson jälkeen • napsauta jaksollisen aaltomuodon määrittelypainiketta • Count Value -ikkunan Timing-välilehdellä oleva Multiplied by -kentän arvo määrää, miten monta simulointijaksoa signaali pysyy samassa arvossa ennen muuttumistaan • se pitää valita niin, että alempi signaali on käynyt läpi kaikki vaihtoehtonsa ennenkuin ylempi muuttuu • arvo on yleensä jokin kahden kokonainen potenssi • esimerkissä Y:llä on kaksi erilaista vaihtoehtoa A:n Multiplied by -arvo = 2 • valitse Timing-välilehti • kirjoita sopiva Multiplied by -arvo • napsauta

  34. 3 Simuloinnin herätetiedoston laadinta 5 • Määrittele tulosignaaleille aaltomuodot (jatkuu) • valitse seuraava tulosignaali (esimerkissä HK) • signaalilla A on 2 erilaista arvoa 0 ja 1 •  HK saa muuttua vasta 2 x 2 = 4:n simulointijakson jälkeen •  HK:n Multiplied by -arvo = 4 • napsauta jaksollisen aaltomuodon määrittelypainiketta • valitse Timing-välilehti • kirjoita sopiva Multiplied by -arvo • napsauta • jatka, kunnes olet määritellyt kaikki tulosignaalit Esimerkki simuloinnin kokonaan määritellystä herätetiedostosta on seuraavalla sivulla

  35. 3 Simuloinnin herätetiedostoesimerkki 2 • Esimerkin (ValOhj) simuloinnin herätetiedoston ValOhj.vwf alkuosa, kun kaikki tulosignaalit on määritelty Simulointijakso 100 ns Kaikki HK:n, A:n ja Y:n arvoyhdistelmät

  36. 3 Simulointi ja sen kattavuus • Käynnistä simulaattori Processing  Start Simulation tai • Simulaattori ajaa simulaation ja tekee simulointiraportin • Simulation Report - Simulation Waveforms -ikkuna aukeaa • erillinen ikkuna kertoo simuloinnin onnistumisesta tai virheistä • sulje se napsauttamalla • Katso sanoma (Messages) -ikkunasta simuloinnin kattavuus(Simulation Coverage) eli se, mikä osa erilaisista tulosignaalivaihtoehdoista on käyty simuloinnissa läpi • simuloinnin kattavuuden tulee olla 100 % • Valitse aaltomuototiedosto • esimerkissä ValOhj.vwf • Quartus II kysyy, päivitetäänkö aaltomuototiedoston simulointitulokset • napsauta • ellei kysy, simulointi epäonnistui, jolloin simuloi uudelleen Työselostus 9.1

  37. 3 Simulointiesimerkki • Esimerkin (ValOhj) simulointitiedoston ValOhj.vwf alkuosa, kun simulointi on tehty Simulointiohjeet jatkuvat seuraavalla sivulla Normaalitoiminta Huoltotoiminta

  38. 3 Simulointituloksen vertailu • Muuta tarvittaessa aikaskaalaa, kuten edellä on esitetty • Käy läpi simulointitulos • vertaa tulosta toiminnan määrittelyyn ja totuustauluihin • Mikäli tulos vastaa näitä, kaikki on kunnossa • Ellei simulointitulos vastaa haluttua toimintaa • etsi poikkeaman syy • tutki totuustaulusi ja Karnaugh'n karttasi • selvitä, onko sievennyksessä tullut virhe lausekkeisiin • käy läpi piirikaavio ja tarkista, että se vastaa lausekkeita • tee korjaus tai korjauksia tarvittaviin paikkoihin • käännä piirikaavio uudelleen • simuloi uudelleen, kunnes saat haluttua toimintaa vastaavan tuloksen Työselostus 9.2 ja 9.3

  39. 4 Päälohkokaavion piirtämisen valmistelu 1 • Piiri ohjelmoidaan logiikkaverkkoon, joka on harjoitustyöalustassa • Ohjelmointia varten tarvitaan päälohkokaavio, jossa on määritelty logiikkaverkon liitäntänastojen kytkentä piirisi tulo- ja lähtösignaaleihin • päälohkokaavion pohja on verkossa opintojakson harjoitustyösivulla Quartus II -arkistona PaaLohko.qar • Kopioi tiedosto PaaLohko.qarQuartus II -työkansioosi • Avaa projekti PaaLohko(noudata ohjetta pilkuntarkasti!) • File  Open Project… • Open Project -ikkuna aukeaa • valitse PaaLohko.qar ja napsauta • Restore Archived Project -ikkuna aukeaa • älä hyväksy Quartus II:n ehdottamaa Destination folder: -kansiota PaaLohko_restored, vaan valitse ( ) Destination folder: -kenttään Quartus II -työkansiosi (esimerkissä ValOhj)

  40. 4 Päälohkokaavion piirtämisen valmistelu 2 • Projektin PaaLohko avaaminen jatkuu... • napsauta Restore Archived Project -ikkunassa • Quartus II ilmoittaa, että uusi projekti sulkee käynnissä olevan ja kysyy, haluatko jatkaa. Napsauta • Project Restoration Complete -ikkuna aukeaa. Napsauta • Open Project-ikkuna aukeaa. ValitsePaaLohko.qpf ja napsauta • mikäli saat Fatal Error -virheilmoituksen, napsauta • Quartus II sulkeutuu • käynnistä Quartus II uudelleen • avaa projekti PaaLohko.qpf • File  Open Project… PaaLohko.qpf

  41. 4 Päälohkokaavion piirtämisen valmistelu 3 • Lisää laatimasi piirikaavio ja sen simulointitiedosto PaaLohko-projektiin Project  Add/Remove Files in Project...  Settings - PaaLohko Files • napsauta • Select File -ikkuna aukeaa • valitse ikkunan alalaidasta tiedostotyypiksi All files (*.*) • valitse piirikaaviosi ja piirin simulointitiedosto (pidä Ctrl alhaalla) • esimerkissä ValOhj.bdf ja ValOhj.wvf • napsauta • napsauta Files-ikkunassa

  42. 4 Päälohkokaavioesimerkki Päälohkokaavion piirtämisohjeet alkavat seuraavalta sivulta

  43. 4 Päälohkokaavion piirtäminen 1 • Avaa piirikaaviosi ikkuna Project Navigator-ikkuna  Files-välilehti • kaksoisnapsauta piirikaaviosi nimeä (esimerkissä ValOhj.bdf) • Luo piirikaaviolle lohkosymboli File  Create / Update  Create Symbol Files for Current File • varmista, että symbolitiedosto(esimerkissä ValOhj.bsf) tallentuu työkansioosi • napsauta ja • Valitse aktiiviseksi välilehti, jossa päälohkokaavio PaaLohko.bdf on • Valitse kirjoitustyökalu ja muuta piirustusalustan vasemman yläkulman seuraavat tiedot vastaamaan omaa työtäsi Työaiheesi numero ja nimi Nimesi ja opiskelijanumerosi Opiskelijaryhmäsi Päivämäärä

  44. 4 Päälohkokaavion piirtäminen 2 • Nouda piirikaaviosi symboli • kaksoisnapsauta hiirellä piirustusalustaa tai valitse • valitse piirikaaviosi symboli kirjastosta Project(napsauta ) • Napsauta ja sijoita symboli tulo- ja lähtöliittimien väliin • Älä poista ylimääräisiä tulo- tai lähtöliittimiä • Älä muuta tuloliittimissä olevia signaalinimiä S1, S2 ... S8 äläkä lähtöliittimissä olevia signaalinimiä D1, D2 ... D8 • Yhdistä lohkosymbolin tulosignaalit tuloliittimiin S1:stä alkaen • Jätä käyttämättä jäävät S-signaalit kytkemättä • Yhdistä lohkosymbolin lähtösignaalit lähtöliittimiin D1:stä alkaen • Kytke käyttämättä jäävät lähtöliittimet maasymboliin (GND) Katso päälohkokaavioesimerkkiä sivulta 41

  45. 4 Päälohkokaavion määrittely päätason suunnitteluyksiköksi ja käännös • Valitse projekti-ikkunan (Project Navigator) välilehti Files • Valitse tiedosto PaaLohko.bdf • Määrittele se päätason suunnitteluyksiköksi Project  Set as Top-Level Entity • Käynnistä käännös Processing  Start Compilation tai

  46. 4 Käännös 2 • Tilanneikkuna näyttää käännöksen eri vaiheet ja niiden suoritusasteen • Sanomaikkuna ilmoittaa käännöksen etenemisestä sekä antaa tarvittaessa varoituksia ja virheilmoituksia • seuraavantyyppisiä varoituksia saat; niistä ei yleensä tarvitse välittää: • Korjaa virheet, jos niitä on • Käännä uudelleen, kunnes käännös on virheetön • Liitä päälohkokaavio työselostukseen Käyttämättömät tulot Maahan kytketyt lähdöt Työselostus 10

  47. 4 Projektin arkistointi ja arkiston liittäminen työselostukseen • Projektin arkistotiedosto sisältää yhtenä pakattuna tiedostona projektin keskeiset tiedostot • Projekti voidaan tarvittaessa käynnistää arkistotiedostosta • Arkistotiedostoa käytetään harjoitustyön arvioinnissa • Arkistoi projekti • Valitse Project-valikosta projektin arkistointi Project  Archive Project… • Archive Project-ikkuna aukeaa • Kirjoita kohtaan Archive file name:paalohko (se todennäköisesti on siinä jo valmiiksi) • Napsauta ja • Liitä arkisto työselostukseen siinä esitetyllä tavalla Työselostus 11

  48. 4 Testaussuunnitelman laatiminen • Muokkaa totuustaulustasi testaussuunnitelma • Testaussuunnitelmaesimerkki on alla (ValOhj) Vaste eli lähtösignaalien arvot Heräte eli tulosignaalien arvot Signaalin nimi Kytkimen tai valodiodin tunnus Täytetään vasta testattaessa Työselostus 12

  49. 4 Ohjelmoinnin valmistelu • [Kopioi Quartus II -työkansiosi sisältö muistitikulle] Ei tarvitse kopioida. • [Siirry tietokoneelle, jossa on ohjelmointikaapeli (eturivissä)] Ei tarvitse siirtyä. • Käynnistä Quartus II (ellei jo ole käynnissä) • Varmista, että IECSymbols on valittu käyttäjäkirjastoksi (katso sivua 15) • Avaa PaaLohko-projekti Quartus II -työkansiostasi File  Open Project... PaaLohko.qpf • Valitse projekti-ikkunan (Project Navigator) välilehti Files • Valitse tiedosto PaaLohko.bdf • Määrittele se päätason suunnitteluyksiköksi Project  Set as Top-Level Entity • Käynnistä käännös Processing  Start Compilation tai • Totea käännöksen onnistuminen • vain sallitut varoitukset (katso sivua 45) • tulo- ja lähtöliittimien päissä ovat liitäntänastojen numerot

  50. 4 Harjoitustyöalustaan tutustuminen Valodiodit D1-D8 (lähtösignaalit) • Tutustu harjoitustyöalustaan Ohjelmoi- tava logiikka- verkko(PLD-piiri) Virtalähde- liitin JTAG-liitin (ohjelmointi USB- Blasterilla) Rinnakkais- liitin (ohjelmointi rinnakkais- liitäntä- kaapelilla) 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 Eivät käytössä Kytkimet S1-S8 (tulosignaalit)

More Related