EDA实习报告

电子设计自动化技术EDA实习报告203130705岳慧慧1目录引言（1）EDA简介（2）EDA的设计流程第一章实训目的第二章实训内容一、EDA开发软件Max+plusII或QuartusII1.1基本原理1.2条件要求1.3主要内容1.4实践步骤与结果分析（一）设计原理图或VHDL源程序1)原理图2）VHDL源程序（二）器件及管脚逻分配图1）调试编译与仿真波形2）时序分析图1.5项目一的结论二、4位全加器设计2.1基本原理2.2条件要求2.3主要内容2.4方案及实现方法2.5实践步骤与结果分析（一）设计1位全加器1)1位全加器原理图2）1位全加器仿真波形（二）四位全加器设计1）四位全加器原理图2）器件及管脚逻分配图3）调试编译与仿真波形4）时序分析图（三）项目二的结论三、8线-3线优先编码器3.1基本原理1、管脚2、真值表3.2条件要求3.3主要内容3.4方案及实现方法3.5实践步骤与结果分析（一）原理图和VHDL程序电子设计自动化技术EDA实习报告203130705岳慧慧21)3-8译码器的原理图2）VHDL程序（二）器件及管脚逻分配图（三）调试编译与仿真波形1、调试编译2、仿真波形（四）时序分析图（五）项目三的结论四、10进制计数器设计4.1基本原理1、管脚2、真值表4.2条件要求4.3主要内容4.4方案及实现方法4.5实践步骤与结果分析（一）原理图和VHDL程序1)10进制计数器2）VHDL程序（二）器件及管脚逻分配图（三）调试编译与仿真波形1、调试编译2、仿真波形（四）时序分析图（五）项目四的结论五、8位循环移位寄存器5.1基本原理1、管脚2、真值表5.2条件要求5.3主要内容5.4方案及实现方法5.5实践步骤与结果分析（一）原理图和VHDL程序1)8位循环移位寄存器2）VHDL程序（二）器件及管脚逻分配图（三）调试编译与仿真波形1、调试编译2、仿真波形（四）时序分析图（五）项目三的结论第三章结论电子设计自动化技术EDA实习报告203130705岳慧慧3引言（1）EDA简介电子技术的迅猛发展，高新技术日新月异。传统的电子技术设计方法，以不能帮助我们更好的、高效的完成设计任务。所以我们需要更好的工具来帮助我们完成设计任务。EDA技术是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术，进行电子产品自动化设计的一门新技术。EDA技术作为现代电子设计技术的核心，依赖于计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言为逻辑描述手段完成设计文件，自动地完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑综合、布局布线，以及逻辑优化和仿真测试，直至实现既定的电子电路的功能。在硬件方面，EDA技术融合了大规模集成电路制造技术、集成电路板图设计技术、可编程器件编程技术、自动测试技术等；在计算机辅助工程方面融合了计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助测试、计算机辅助分析、计算机辅助工程技术以及多种计算机语言的设计概念；在现代电子学方面容纳了诸如计算机设计技术、电子线路设计理论、数字信息处理技术、数字系统建模和优化技术以及基于微波技术的长线技术理论。可以说，EDA技术打破了软件设计和硬件设计间的壁垒，是一门综合性学科，一种多方位技能技术。它将设计效率和产品性能合二为一，代表了电子设计技术和电子应用技术的发展方向。（2）EDA的设计流程编辑输入1)文本输入。在EDA工具软件的文本编辑见面上，输入用某种硬件语言表述的电路设计文本。2)原理图输入。在EDA工具软件的图形编辑界面上，绘制能完成预定功能的电路原理图。3)状态图输入。依据电路的控制条件和状态转换的因果关系，在EDA工具软件的状态图编辑界面上绘制时序电路的状态流程图。波形图输入在EDA工具软件的波形图编辑界面上，绘制电路输入输出信号间的波形关系，然后由EDA编译器据此完成电路设计。综合综合是将由硬件描述语言表述的电路行为表述转换为低级的、与可编程逻辑器件基本结构相映射的网表文件或电路连接图。适配适配是为了将综合器产生的网表文件装配于指定的目标器中，而产生最终的编程文件。功能仿真与时序仿真1)功能仿真是指针对文本设计、原理图设计及其它设计方法的逻辑功能进2)行测试模拟，以便了解所设计电路实现的功能是否符合要求。3)时序仿真的结果接近真实器件的运行特性。编程下载把适配后生成的编程文件通过编程器或编程电缆载入目标可编程逻辑器件，以便进行硬件验证。硬件测试对含有载入了编程文件的可编程逻辑器件的硬件系统进行统一的测试。电子设计自动化技术EDA实习报告203130705岳慧慧4第一章实训目的1)掌握MAX+PLUSⅡ或QuartusII的安装与使用方法，EDA的开发流程及相关分析综合方法。2)复习加法器的原理，掌握加法器的设计实现方法，设计实现数字系统设计中常用的4位全加器，在此基础上进一步熟悉MAX+PLUSⅡ或QuartusII软件的使用方法，熟练掌握EDA的图形编程方法、开发流程、以及组合逻辑电路的设计、分析、综合、仿真方法。3)复习编码器的原理，掌握编码器的设计实现方法，设计实现数字系统设计中常用的8线-3线优先编码器，逐步学会熟练运用MAX+PLUSⅡ或QuartusII软件，熟悉EDA的VHDL程序设计方法、学习掌握组合逻辑电路的VHDL描述方法，进一步掌握应用EDA常用工具进行组合逻辑电路的设计、分析、综合、仿真等的技巧。4)复习计数器的原理，掌握计数器的设计实现方法，设计实现数字系统设计中常用的10进制计数器，逐步学会熟练运用MAX+PLUSⅡ或QuartusII软件，熟悉EDA的VHDL程序设计方法、学会使用信号升沿、降沿、VHDL的敏感量表等内容，掌握时序逻辑电路的VHDL描述方法，步掌握应用EDA常用工具软件进行时序逻辑电路的设计、分析、综合、仿真等的方法与技巧。5)复习循环移位寄存器的原理与功能，学习掌握循环移位寄存器的设计实现方法，设计实现数字系统设计中常用的8位循环移位寄存器，逐步学会熟练运用MAX+PLUSⅡ或QuartusII软件，熟悉EDA的VHDL程序设计方法、学会使用信号升沿、降沿、VHDL的敏感量表等内容，掌握时序逻辑电路的VHDL描述方法，掌握应用EDA常用工具软件进行时序逻辑电路的设计、分析、综合、仿真等的方法与技巧。6)初步掌握VHDL语言和原理图的设计输入，编译，仿真和调试过程，理解VHDL语言的基本特点包括结构、语法、数据类型等。第二章实训内容一、EDA开发软件Max+plusII或QuartusII1.1基本原理根据EDA的设计流程：设计输入→编译→器件选择→管脚分配→设计仿真→时序分析→编程下载，在熟悉EDA开发软件Max＋plusII或QuartusII界面操作基础上，使用软件提供的编辑、编译、仿真等工具，分析所设计的系统。1.2条件要求1)计算机及操作系统2)MAX+PlusII或QuartusII软件3)编程电缆（可选）1.3主要内容1.设计输入方法，包括图形输入、文本输入等2.设计编译3.器件选择及管脚分配4.设计仿真5.时序分析6.编程下载1.4实践步骤与结果分析（一）设计原理图或VHDL源程序电子设计自动化技术EDA实习报告203130705岳慧慧51)原理图我设计了一个半加器，A和B是输入端，C是进位输出，D是加法输出以上为采用图形输入法完成的一个二输入半加器电路2）VHDL源程序O=AXORB；//A与B异或C=AANDB；//A与B相与（二）器件及管脚逻分配图电子设计自动化技术EDA实习报告203130705岳慧慧6与门的两个输入A和B分配给管脚3与2，输出C分配给管脚44，输出O分配给管脚43，所选器件为EPM3032ALC44-4。（三）调试编译与仿真波形1）调试编译电子设计自动化技术EDA实习报告203130705岳慧慧7编译结果正确，无错误，但是有一个警告。2）仿真波形此处，我设计A输入信号为100ns/每格的时钟脉冲，B输入信号为300ns/每格的时钟脉冲。仿真波形如下图所示：从仿真波形可以看出，输入输出结果满足表达式O=AXORB、C=AANDB，亦即所设电子设计自动化技术EDA实习报告203130705岳慧慧8计电路功能达到设计要求。（四）时序分析图此处，我进行ClassicTimingAnalyzer时序分析，可以得到A、B、C、D四个波形的信号到达时间都是3.5ns，所以仿真波形图上不存在毛刺，很完美。1.5项目一的结论我掌握了MAX+PLUSⅡ或QuartusII的安装与使用方法，EDA的开发流程及相关分析综合方法，在此基础上进一步熟悉MAX+PLUSⅡ或QuartusII软件的使用方法，熟练掌握EDA的图形编程方法、开发流程、以及组合逻辑电路的设计、分析、综合、仿真方法。同时复习加法器的原理，掌握加法器的设计实现方法，我完成的主要工作是设计了数字系统设计中常用的一个半加器。A和B是半加器输入，C是半加器的进位输出，D是Ａ加Ｂ的结果输出，并且利用波形仿真验证ＶＨＤＬ程序和原理图的正确性。得出的结论是根据波形图结果，波形符合逻辑关系，无毛刺，十分完美地实现二输入半加器。二、4位全加器设计2.1基本原理4位全加器的管脚如下图所示：其中CIN表示输入进位位，COUT表示输出进位位，输入A和B分别表示加数和被加数。输出SUM＝A＋B＋CIN，当SUM大于255时，COUT置‘1’。4位全加器可以看做四个1位全加器级联而成，首先采用基本逻辑门设计一位全加器，而后通过多个1位全加器级联实现4位全加器。其中，其中C1表示输入进位位，C0表示输出进位位，输入A和B分别表示加数和被加数。S为输出和，其功能可用布尔代数式表示为：S=A+B+C1电子设计自动化技术EDA实习报告203130705岳慧慧9首先根据一位全加器的布尔代数式应用基本逻辑门设计一位全加器，而后仿真验证一位全加器设计，准确无误后生成元件，供4位全加器设计用。将4个1位全加器级联构成四位全加器。2.2条件要求1．计算机及操作系统2．MAX+PlusII或QuartusII软件3．编程电缆（可选）2.3主要内容根据所学相关知识，运用MAX+PLUSII或QuartusII软件的图形输入方法，实现4位全加器设计。首先给出设计原理并提出实现方案，经指导教师同意后，通过设计输入、编译综合、仿真验证等过程完成并验证设计。1.设计输入方法，包括图形输入、文本输入等2.设计编译3.器件选择及管脚分配4.设计仿真5.时序分析6.编程下载2.4方案及实现方法设计过程中可以首先采用基本逻辑门设计1位全加器，而后通过多个1位全加器级联实现4位全加器，也可以根据输出与输入的逻辑关系写出其布尔代数式，根据布尔代数式用基本逻辑门实现全加器。2.5实践步骤与结果分析（一）设计1位全加器1)1位全加器原理图我设计了一位全加器，A和B是输入端，C1是进位输入端，C0是进位输出端，S是全加器输出端。电子设计自动化技术EDA实习报告203130705岳慧慧10以上为采用图形输入法完成的一个一位全加器电路。2）1位全加器仿真波形仿真结果如图，1位全加器设计成功。（二）四位全加器设计与门的两个输入A和B分配给管脚3与2，输出C分配给管脚44，输出O分配给管脚43，所选器件为EPM3032ALC44-4。1）四位全加器原理图电子设计自动化技术EDA实习报告203130705岳慧慧112）器件及管脚逻分配图电子设计自动化技术EDA实习报告203130705岳慧慧12管脚分配情况如图，所选器件为EPM3032ALC44-4。3）调试编译与仿真波形1．调试编译编译结果正确，无错误，但是有一个警告。分析可得，通过二输入与门，非门，或门，输出的S为两者之和，C0为输出进位。仿真结果与全加器真值表相同，四位全加器设计成功。2．仿真波形仿真波形如下图所示：电子设计自动化技术EDA实习报告203130705岳慧慧13当A3A2A1A0=0000，B3B2B1B0=0000时，S3S2S1S0=0000；当A3A2A1A0=0101，B3B2B1B0=1100时，S3S2S1S0=0