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EDA论文

一、1/100秒计时器功能和结构

功能：

结构：

1/100s计时器的结构设想

1/100s计时器的结构如下图2.1所示。

从图中可以看到，1/100s计时器由复位开关、启/停开关、系统电源复位电路、时钟脉冲发生器、7段LED显示器和1/100s计时控制芯片组成。

复位开关reset_sw和start_stop_sw都是高电平有效。

另外，开关的消抖电路应在控制芯片中。

系统复位输入端sysres是计时器加电复位的输入端，其复位电路是为外加的，不包含在芯片中。

时钟输入clk是由外加时钟脉冲发生器的输出提供的，本设计中要求输入一个频率稳定的1Khz时钟脉冲。

6位显示器需要6个7段LED，控制芯片的7条段输出线segment（6TO0）与7段LEDd对应连接。

控制芯片的6条common（5TO0）输出线分别接到各个LED，用来选择显示LED。

Common以166Hz的频率使６个LED按次序循环点亮，从而可以得到一个人眼观察无闪烁感觉的稳定的显示输出。

图2.11/100s计时器的结构图

二、１/100s计时器控制芯片设计

（1）输入信号

复位输入-------reset_sw;

启/停输入--------Start_stop_sw;

系统复位输入---sysres;

时钟输入---------clk.

（2）输出信号

LED7段输出----segment（6TO0），共7条输出线。

LED公共端输出----common（5TO0），共6条输出线。

计时控制芯片的各个模块的仿真和说明

1）系统模型构造

为了便于描述，现将整个计时控制芯片分成5大子模块；键输入子模块（keyin）、时钟产生子模块（clkgen）、控制子模块（ctrl）、计时计数器模块（cntblk）和显示子模块（disp）各子模块之间的信号连接关系如下图4.1所示。

图4.1各子模块之间的信号连接图

三、软件使用方法（Max+PLUSII）（包括程序编辑、编译、仿真方法）

1、程序编辑

2、编译

3、仿真

四、各模块及总电路仿真结果

Cnt10

Cnt4

Cnt6

Clkgen

Cntblk

Ctr

Keyin

stop_watch

五、电路设计图

六、设置管脚（即管脚锁定）方法

工程编译和有关仿真都通过后，就可以将配置数据下载到应用系统进行验证。

下载之前首先要对系统顶层模块进行引脚锁定，保证锁定的引脚与实际的应用系统相吻合。

　　1）目标芯片的确认及闲置引脚的设定

　　管脚锁定前，先进行芯片的确定或修改，如图4.43所示。

单击图4.43中的【Device&PinOptions…】按钮，在弹出的【UnusedPins】设置框中进行闲置引脚的设定。

对设计中未用到的器件引脚，有三种处理方式：

输入引脚（呈高组态）、输出引脚（呈低电平）或输出引脚（输出不定状态）。

通常情况下选择第一项，避免未用到的引脚对应用系统产生影响。

图4.43管脚锁定前目标芯片的确认或修改

2）引脚锁定

　　本设计系统的顶层模块CNT9999拟选用EP2C8Q208C8芯片，根据需使用的EDA实验开发系统（板）的有关输入和输出的资源情况进行引脚锁定（一般应事先列出一个管脚锁定表，表格格式可参考第5章关于EDA实验开发系统的使用实例中的引脚锁定表格式样），并将闲置引脚设定为三态门状态。

　　引脚的锁定方法有三种：

一是使用引脚锁定窗口进行锁定；二是使用计事本或其他文本编辑工具直接编辑 .qsf文件进行引脚锁定；三是通过输入TCL脚本语言文件进行。

下面介绍前两种方法。

（1）使用引脚锁定窗口进行锁定。

　　打开【Assignments】菜单下的【Pins】命令，打开引脚锁定窗口，如图4.44所示。

先用鼠标指到要锁定的端口信号名与【Location】栏交汇的地方，这时此处呈蓝色，然后双击对应的交汇处，在出现的下拉栏中选择对应端口信号名的器件引脚号（例如对应ENA，选择PIN_99），引脚锁定后将下拉菜单复原，则系统自动保存该锁定。

在如图4.44所示的窗口中，还能对引脚作进一步的设定，如在Reserved栏，可对某些空闲的I/O引脚的电气特性进行设置。

图4.44引脚锁定窗口的打开及管脚的锁定

（2）直接编辑 .qsf文件进行引脚锁定。

引脚的锁定信息保存在工程文件夹中与工程同名的*.qsf文件中，可以通过编辑*.qsf文件来改变或设定引脚。

本例子中，关于引脚的锁定信息就存在F：

\EDA115\EDA115CX\4.3\CNT9999（工程CNT9999目录）下的CNT9999.qsf文件中。

可以用计事本或其他文本编辑工具打开CNT9999.qsf，输入信息并保存，如图4.45所示。

图4.45编辑 .qsf文件进行引脚锁定

七、配置下载方法

1）编程下载硬件准备

先阅读有关EDA实验开发系统（板）手册，了解EDA实验开发系统（板）到计算机的连接方式。

在断电的情况下将有关硬件设备进行正确的物理连接，经检查无误后打开EDA实验开发系统（板）的电源开关。

2） FPGA的编程下载

　　连接好下载电缆，打开电源。

在菜单【Tool】中选择【Programmer】，或直接单击工具栏上的快捷键，可以打开如图4.46所示的编程下载窗口。

　　若是初次安装的QuartusⅡ，在下载编程前需要选择下载接口方式。

在图4.46所示窗口中单击【HardwareSetup】，在打开的设置窗口根据实际情况进行设置。

在这里，选择【ByteBlasterⅡ】，双击鼠标后，关闭该窗口。

3）对配置器件编程

　　为了使应用系统能在脱离计算机的情况下工作，就必须将配置数据存放在非易失的器件中，通常我们将配置数据存放在专用的配置器件中，如EPCS1、EPCS4等。

EPCS1和EPCS4等是Cyclone系列器件的专用配置器件，Flash存储结构，重复编程可达10万次。

　　先选择编程模式和编程目标文件。

在图4.46所示窗口的【Mode】栏中，选择【ActiveSerialProgramming】编程模式。

添加编程文件CNT9999.pof，并选中Program/Configure，再将下载电缆连至AS模式端口并加电。

图4.55编程下载设置及过程

八、心得体会

这个学期我们理论课主要学习了VHDL语言，实验课主要是基于MAX+plus软件对VHDL语言使用。

实验实例是对1/100计时器设计和仿真。

首先，通过对这门课程相关理论的学习，我掌握了EDA的一些基本的的知识，现代电子产品的性能越来越高，复杂度越来越大，更新步伐也越来越快。

实现这种进步的主要原因就是微电子技术和电子技术的发展。

EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。

其次，通过对课程的实验的学习，我对EDA的学习和理解有了更深刻的认识和体会。

通过实验，我激发了EDA学习的兴趣，也对这门课程有了更深的理解，对EDA设计软件MAX+plusrⅡ的使用也更加熟练。

在设计过程中，我们遇到了很多困难，在完成VHDL的编辑以后，进行编译，结果出现了很多错误，在我们细心的检查和排查之下，最终将VHDL描述修改成功并且通过了编译。

在编译过程中我了解到很多在书本上没有理解的知识。

对这门课程的最大收获除了学习到了知识以外，更重要的是让我明白了一个道理：

只要全身心的投入到一件事中，并且要有持之以恒的决心，就一定会有收获。

有的人觉得自己做不出来，就网上搜一个了事，但是，放弃一次黑暗中摸索的经历，就放弃了一次成长的机会！

如果你付出了，没有收获。

那只能说，是付出的还不够多。

我想我对EDA的学习只能算是个入门，这个领域的发展空间非常大，应用范围也非常广泛，而且我相信在将来还会有更加广阔的应用前景。

因此在以后的学习过程中，我不能因为课程学习的结束而结束了我对这个领域的探索，相反我会更加努力的去学习它。

感谢老师孜孜不倦的教诲，让我不仅学到了知识，也学到了做人做事的一些道理，为我提供了很多帮助。

在接下来的学习生涯中，我会继续努力，努力扎实地学习专业知识，实现自己的理想。