И обозначений в Quartus II
| Название элемента | Обозначение в СНГ | Название элемента в Quartus | Обозначение в Quartus |
| «И» |  | and |  |
| «И-НЕ» |  | nand |  |
| «ИЛИ» |  | or |  |
| «ИЛИ-НЕ» |  | nor |  |
| «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» |  | xor |  |
| «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ» |  | xnor |  |
| «НЕ» |  | not |  |
2.2.3 Компиляция проекта
Перед осуществлением компиляции произведем выбор типа кристалла. Для этого выбираем пункт Device… из меню Assignments. В открывшемся окне в строке Family выберем семейство Cyclon, а в окне Available Devices выберем конкретное устройство Циклон II EP2C35F672C6 FPGA. Нажатием кнопки OK подтвердим выбор кристалла. Для запуска процесса компиляции выберем пункт Start Compilation из меню Processing. Подтвердим сохранение текущего файла и ожидаем окончания процесса компиляции. По окончании компиляции появляется окно с сообщением о результатах компиляции и количестве ошибок и предупреждений.
2.2.4 Подключение схемы к внешним выводам ПЛИС
После того, как произведена компиляция проекта следует подключить входные и выходные контакты к внешним выводам ПЛИС. Для этого следует выбрать Assignments/Pins. В результате появится окно (Рисунок 5)
| |||
|
Рисунок 5 – Окно подключения схемы к внешним выводам
В колонке Node Name располагаются имена входов и выходов схемы. Для их подключения к выводам ПЛИС следует дважды «щелкнуть» по соответствующему элементу в колонке Location и выбрать вывод, к которому нужно подключить вход (выход) электрической схемы. Можно также просто переместить соответствующее имя (например, X1) на вывод, изображенный на рисунке ПЛИС. После подключения всех выводов следует еще раз скомпилировать проект. В результате требуемая схема примет вид, изображенный на рисунке 6.
Рисунок 6 – Схема после подключения внешних выводов.
2.2.5 Загрузка файла конфигурации в ПЛИС
В результате компиляции проекта в среде QUARTUS формируется файл конфигурации ПЛИС с расширением *.sof. Для записи файла конфигурации в память ПЛИС через порт USB персонального компьютера требуется преобразовать этот файл в формат с расширением *.rbf. Для этого можно воспользоваться командой из меню File Convert Programming Files. В появившемся окне (рисунок 2.7.) в разделе Output programming files следует выбрать тип файла Raw Binary File (*.rbf) и задать путь к размещению выходного файла.
Рисунок 7 – Окно Convert Programming Files
В разделе Input files to convert следует нажать кнопку Add File и в открывшемся меню выбрать путь к исходному файлу с расширением *.sof. Далее необходимо нажать кнопку Generate. Можно настроить проект таким образом, чтобы файл *.rbf формировался автоматически в процессе компиляции. Для этого в закладке Settings в меню Assignments нужно нажать кнопку Devise & pin Options. Далее в разделе Programming file необходимо установить галочку Raw Binary File (*.rbf). Загрузка файла *.rbf в ПЛИС производится с помощью отдельной программы – загрузчика. В окне загрузчика следует указать путь к файлу конфигурации, и нажать кнопку программировать. В результате произойдет программирование ПЛИС. Можно приступать к исследованию схемы.
Задание к работе
3.1 С помощью системы Quartus II собрать схему для исследования логического элемента «И» (Рисунок 8).
Рисунок 8 – Схема исследования элемента «И»
Для сборки исследуемой схемы необходимо посмотреть на схему подключения соответствующих переключателей и светодиодов к ПЛИС. Таким образом, схема исследования, созданная с помощью системы Quartus II будет выглядеть так, как показано на рисунке 6. После загрузки файла конфигурации в ПЛИС провести исследование логического элемента. Для этого с помощью переключателей SB7 и SB8 последовательно установить возможные комбинации логических уровней на входах элемента «И». При этом каждый раз контролировать логический уровень на выходе элемента «И». Если светодиод VD1 светится – это логическая единица, иначе – логический ноль. По результатам исследования заполнить таблицу 2.
Таблица 2. Таблица истинности логического элемента
| X1 | X2 | Y |
| .. | ||
| .. | ||
| .. | ||
| .. |
Записать логическое выражение, соответствующее полученной таблице истинности.
3.2 Исследовать логический элемент «ИЛИ». Для этого повторить все этапы, выполняемые в п.п.3.1. Для сборки схемы можно использовать уже имеющийся проект, созданный в п.п. 3.1, отредактировав предыдущую исследуемую схему.
3.3 Аналогично провести исследование логических элементов «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ», исключающее «ИЛИ», исключающее «ИЛИ-НЕ».
Содержание отчета
4.1 Цель работы.
4.2 Схема исследования логических элементов.
4.3 Схемы конфигурации ПЛИС в среде Quartus II.
4.4 Таблицы истинности исследуемых логических элементов.
4.5 Логические выражения для каждого элемента.
4.6 Выводы.
5 Контрольные вопросы
5.1 Расскажите что такое ПЛИС.
5.2 Расскажите о преимуществах ПЛИС.
5.3 Что такое файл конфигурации ПЛИС?
5.4 Каким образом производится конфигурирование ПЛИС?
5.5 Назначение системы автоматизированного проектирования Quartus II.
5.7 Этапы создания проекта в системе Quartus II.
5.8 Работа с графическим редактором Quartus II.
5.9 Как производится подключение электрической схемы внутри ПЛИС кnвнешним выводам?
6.10 Расскажите, как устроен лабораторный стенд.
6.11 Изобразите схему исследования логических элементов.
5.12 Приведите условное графическое изображение основных логических элементов в соответствии с российскими стандартами и в системе Quartus II.
5.13 Запишите логические выражения, соответствующие основным логическим элементам.
5.14 Что такое таблица истинности?
5.15 Изобразите таблицы истинности основных логических элементов.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3
ИССЛЕДОВАНИЕ КОМБИНАЦИОННЫХ ЦИФРОВЫХ СХЕМ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1.1 Изучение принципов работы и особенностей основных типов комбинационных цифровых схем, приобретение навыков их реализации на логических элементах на основе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) в среде Quartus II.