Создание принципиальной схемы в среде редактора ECS

В процессе создания принципиальной схемы проектируемого устройства необходимо выполнить следующие операции:

1. Ввод символов элементов схемы.

2. Соединение компонентов схемы с помощью проводников и шин.

3. Ввод названий цепей и шин.

4. Установка маркеров цепей, используемых для подключения "внешних" элементов или выводов ПЛИС.

При открытии окна схемотехнического редактора (рис. 5) активизирован режим выбора объекта, установленный по умолчанию. В этом режиме осуществляется выделение, перемещение и удаление элементов схемы, а также просмотр и редактирование их параметров.

Рис.5. Расположение символов компонентов на поле чертежа

Для ввода символов компонентов создаваемой схемы следует нажать кнопку на инструментальной панели или выбрать команду Symbol, которая находится во всплывающем меню Add. Режим ввода символов компонентов также автоматически включается при выборе символа в панели библиотек, которая находится в правой части окна ECS (рис. 5). Вначале следует выбрать нужную функциональную группу символов библиотеки компонентов в поле Categories. Далее в поле Symbols выбирается искомый компонент, после чего курсор мыши следует переместить на поле чертежа. При этом к курсору мыши привязывается контурное изображение выбранного компонента, которое перемещается вместе с указателем. Для получения повернутого или зеркального изображения символа на поле чертежа следует нажать кнопку активизации выпадающего списка возможных типов ориентации в правой части поля выбора Orientation и выбрать требуемый угол поворота и форму представления УГО щелчком левой кнопки мыши на соответствующей строке списка. После этого контурное изображение символа, привязанное к курсору, примет выбранную ориентацию. Далее следует поместить указатель с изображением элемента в соответствующее место страницы схемы и зафиксировать его, щелкнув левой кнопкой мыши.

В случае успешного выполнения указанных операций на поле чертежа появляется детальное изображение выбранного компонента (рис. 5). После ввода символа курсор по-прежнему сохраняет контурное изображение элемента, поэтому, если в схеме используется несколько экземпляров текущего выбранного компонента, то нужно поместить указатель на место предполагаемого расположения следующей копии УГО и вновь щелкнуть левой кнопкой мыши. Аналогичным образом размещаются на поле чертежа все компоненты схемы.

Для соединения компонентов схемы с помощью проводников (Wire) и шин (Bus) следует нажать кнопку на инструментальной панели или выбрать команду Wire из всплывающего меню Add. Формирование цепи начинается с фиксации стартовой точки, которая может располагаться на свободном месте поля чертежа или совпадать с выводом одного из компонентов. Для этого следует поместить курсор мыши в требуемую точку на поле чертежа и щелкнуть левой кнопкой мыши. Затем следует переместить указатель в позицию, соответствующую точке изгиба, соединения с другим проводником или контактом компонента, а также конечной точке цепи. Фиксация сегмента осуществляется щелчком левой кнопкой мыши в конечной точке, после чего новый фрагмент цепи отображается основной линией. Завершение формирования цепи осуществляется щелчком правой кнопкой мыши после фиксации последнего сегмента цепи.

Рис.6. Соединение компонентов схемы с помощью проводников (цепей)

Для формирования соединений элементов схемы в виде шин необходимо выполнить следующую последовательность действий. Вначале в режиме ввода проводников создается графическое изображение шины в виде фрагмента одиночной цепи в соответствии с инструкциями, рассмотренными выше. До тех пор, пока не задано название шины в соответствующем формате (с указанием разрядности или перечислением проводников), она отображается сплошной тонкой линией, как одиночная цепь. Затем следует перейти в режим формирования отводов шины, нажав кнопку на панели инструментов или выполнив команду Bus Tap из выпадающего меню Add. При этом к курсору присоединяется изображение отвода шины (рис. 7). Символ отвода шины может быть подключен к вертикальному или горизонтальному сегменту шины. Для получения нужной ориентации изображения отвода шины следует воспользоваться кнопкой , при каждом нажатии которой осуществляется поворот изображения на девяносто градусов по часовой стрелке.

Далее нужно указать точку подключения проводника к шине. При этом символ отвода присоединяется к изображению выбранной шины (рис. 7). После формирования всех отводов шины производится их соединение проводниками с соответствующими цепями и элементами схемы. После подключения проводников к отводам шины производится присвоение соответствующих названий этих цепей.

Рис.7. Формирование соединений схемы в виде шин

При разработке схемы в редакторе ECS необходимо установить названия цепей, которые входят в состав шин или используются для соединений с "внешними" элементами. В состав названия цепи могут входить прописные и строчные буквы латинского алфавита (A – Z, a – z), цифры (0 – 9), а также символ подчеркивания ("_"). Название должно начинаться с буквы или цифры и не может состоять только из цифр. Длина названия не должна превышать 255 символов. Чтобы включить режим ввода названия цепей, следует нажать кнопку на панели инструментов или выбрать пункт Add в основном меню, а затем в соответствующем всплывающем меню - строку Net Name. В этом режиме панель дополнительных параметров схемотехнического редактора имеет вид, показанный на рис. 8.

Рис.8. Вид панели дополнительных параметров в режиме ввода названий цепей

Название цепи набирается в поле Name с помощью клавиатуры. Введенный текст названия привязывается к курсору мыши при перемещении последнего на поле чертежа схемы. Далее необходимо поместить указатель на изображение соответствующей цепи и щелкнуть левой кнопкой мыши. При отсутствии ошибок название цепи отображается рядом с ее изображением, в позиции, зафиксированной при щелчке левой клавиши мыши (рис. 9). Если на схеме присутствуют два или более проводника с одинаковыми названиями, но не имеющие точек соединений, то они объединяются электрически в одну цепь.

Рис.9. Ввод названий цепей и шин

Названия шин устанавливаются аналогично в том же режиме. Формат названий шин имеет следующий вид:

<имя шины>(<конечный номер проводника в шине>:<начальный номер проводника в шине>),

например, OUT_Q(15:0).

Названия проводников шины указываются в формате:

<название шины>(<номер проводника в шине>),

например, OUT_Q (5).

В скобках вместо задания конечного и начального номеров можно через запятую перечислить названия проводников шины.

Для автоматизированного именования цепей, соединённых с шиной, в панели дополнительных параметров следует выбрать Pick ubnames of bus members by ckicking on a bus net, затем выбрать курсором соответствующую шину. В поле Selected bus name появится имя выбранной шины, а в поле Name имена цепей шины, которые можно менять клавишами .

Для включения режима ввода маркеров цепей (выводов микросхемы или УГО) следует нажать кнопку на панели инструментов или выполнить команду I/O Marker из вcпадающего меню Add, после чего к курсору привязывается изображение маркера. Его тип (входной Input, выходной Output или двунаправленный Bidirectional) указывается на панели дополнительных параметров. Маркеры можно присоединить только к проводникам или шинам. К выводам УГО элементов их присоединить нельзя.

Рис.10. Установка маркеров цепей

Установка маркеров шин производится аналогично.

Для проверки разработанной схемы следует воспользоваться командой Check Schematic. В процессе верификации осуществляется контроль целостности схемы и выполнения правил электрических соединений. После выполнения проверки открывается окно отчета, в котором отображаются сообщения о возможных ошибках и предупреждения с указанием цепи или компонента, с которым они связаны.

По окончании работы необходимо сохранить разработанную схему.

При рассмотрении дальнейших этапов разработки цифрового устройства на базе ПЛИС фирмы Xilinx, в качестве примера рассматривается проект, принципиальная схема которого показана на рис. 11.

Рис.11. Принципиальная схема устройства циклического последовательного выбора, выполненная в редакторе ECS