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 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

Harjoitustyön 2 sisältö vaiheet, ajoitus ja työkalut

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

Harjoitustyön 2 dokumentointi, luovutus, arvostelu ja palautus

Henkilökohtainen työselostus dokumenttipohjalle laadittuna Quartus II -suunnittelutiedostot arkistoituna ja liitettynä työselostukseen Sijoita työselostus suunnittelutiedostoarkistoineen Tuubiin viimeistään 14.1.2011 Työ arvostellaan skaalalla hyväksytty - hylätty Tieto hyväksymisestä Tuubissa Hylätty työ palautetaan täydennettäväksi tai korjattavaksi Tuubiin Korjattu työ tulee toimittaa Tuubiin korjausohjeessa mainittuun päivämäärään mennessä Mikäli haluat tehdä työtä kotona imuroi ja asenna kotikoneeseesi Quartus II:n versio 9.1 sp 2 (linkki kotisivujen Harjoitustyöt-sivulla) pura opintojakson kotisivujen Harjoitustyöt-sivulta pakattu kansio IECSymbols.zip koneesi quartus-kansion libraries-alikansioon

Työympäristön valmistelu ATK-luokassa

1) Tee tietokoneen C:-levylle alla esitetyt kansiot (ellei niitä jo ole) C: 2) Talleta työselostuspohja opintojakson verkon harjoitustyösivulta kansioon seuraavalla nimellä ja avaa se Wordiin 1 3) Avaa tämä ohje opintojakson harjoitustyösivulta Adobe Readeriin Täydennä työselostusta riittävän usein työtä tehdessäsi!  C:\Users\Public - DigTeknMat Digitaalitekniikan matematiikan pääkansio - HarjTyo2Opiskelijatunnuksesi Harjoitustyön 2 pääkansiosi - HarjTyo2Opiskelijatunnuksesi Harjoitustyön 2 pääkansiosi HarjTyo2RyhmasiSukunimesiEtunimesi.doc Työselostus

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

Päälohkokaavion laadinta

HK ValOhj Esi- merkki Valo- ohjain 1 A Y L Työselostus 4 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, enintään 8 merkkiä. Aloita signaalinimi kirjaimella. Signaalinimet S1, S2 ... S8 ja D1, D2 ... D8 on varattu. Älä käytä niitä

Piirisuunnittelu

1 1 1 1 HK A 1 1 L L = HK + A · Y + A · Y = HK + A  Y 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 1 Y 2 0 0 Työselostus 5.1 Työselostus 5.2 Esi- merkki Valo- ohjain Työselostus 5.2 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

Työn tallettaminen harjoitustyökerran lopussa

1 2 3 4 Talleta omaan harjoitustyön 2 pääkansioosi C:-levyllä seuraavat tiedostot: työselostus (Word) Quartus II -projektitiedostot arkistoituna tiedostona (.qar) Project  Archive Project… Kopioi koko harjoitustyön 2 pääkansiosi sisältö WinSCP:llä verkkolevyllesi 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 joku on poistanut C:-levyllä olevat tiedostosi muistitikkusi on kadonnut tai sen sisältö on hävinnyt tai muuttunut et pääse verkkolevylle etkä sähköpostiin tms...

Työn jatkaminen seuraavalla harjoitustyökerralla

Muista! Tee työtä vain C:-levyltä! 2 3 4 Tarkasta, että työympäristösi on edelleen kunnossa katso kalvoa Työympäristön valmistelu ATK-luokassa (sivu 5) Ellei ole, saata se kuntoon (kopioi tiedostot C:-levylle tarvittaessa verkkolevyltä, 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 C:-levyltä File  Open Project...  .qpf-tiedosto

Quartus II -ohjelman esittely

2 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 Linkki ko. version (9.1 sp 2) lataamiseen kotikoneeseen on kotisivujen Harjoitustyöt-sivulla

Harjoitustyön Quartus II -suunnitteluprosessi

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

Quartus-työkansion tekeminen

2 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  C:\Users\Public - 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

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

Quartus II:n asetusmuutokset

2 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:\altera\91\quartus\libraries\IECSymbols napsauta ja aseta aaltomuotoeditorin kokonaisaika ja aika-askel Category:  Waveform Editor muuta Default File End Time:n arvoksi 26 us muuta Default Grid Period:in arvoksi 100 ns napsauta

Uuden projektin käynnistys

2 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

Piirikaavion piirtäminen 1

2 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 signaaliviivat Orthogonal Node Tool -viivatyökalulla Esimerkki piirikaaviosta on seuraavalla sivulla Piirikaavion piirtämisohjeet jatkuvat esimerkin jälkeen

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

Piirikaavion piirtäminen 2

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

Piirikaavion piirtäminen 3

2 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

Login using your SlideFinder account

Or use your third party provider to login

Kombinaatiopiirin suunnittelu ja toteutus