第十八讲(4课时)数字钟设计(六).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,数字逻辑电路,测试与设计,第十八讲,4,课时,四,、数字钟的设计与制作,可编程器件应用系统的设计步骤,可编程器件应用系统的设计，一般有以下几个主要过程：,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,系统功能定义,首先要对设计要求进行分析，明确所设计的可编程器件应用系统要完成的逻辑功能及性能指标。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,系统模块定义,根据可编程器件应用系统功能的要求，确定系统采用的方案体系，画出系统的框图。定义可编程器件应用系统中的各个逻辑功能模块及模块之间的相互接口。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,资源分配,确定每一模块的实现方法及占用的资源（可编程器件内部,/,外部），定义可编程系统的输入,/,输出端口（,I/O,）,选择芯片,选择可编程器件时应考虑以下因素：,资源：,对各模块所需的资源（门及宏单元的数目）、对可编程系统的,I/O,口的数目进行估算。选择芯片时对资源的估算应留有裕量。,速度：,对可编程系统所需的时钟速率，允许的时延进行估算。,4.,选择芯片,确定工作环境,明确系统的工作电压、内核电压、输入,/,输出电平、负载能力、工作环境。,在线编程,确定系统是否需要在线编程（在线升级）功能。如需在线编程功能，选择具有在线编程能力的芯片，并在硬件设计中预留,JATG,口。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,4.,选择芯片,开发系统,开发系统的价格、性能、熟悉程度、复杂程度进行估计。,芯片价格,常用芯片的价格较低。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,4.,选择芯片,封装,芯片的体积，生产制造工艺。,供货渠道,不选用已停产的芯片，常用的芯片供货周期短。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,5.,硬件设计,在可编程系统的功能明确、模块功能和接口定义确定、资源分配和芯片选择完成后，即可进行可编程应用系统的硬件设计。,硬件设计的过程主要有：确定使用的器件、查阅相关的器件数据手册、绘制电原理图、印制电路板的排版制作、器件清单的确定及器件采购、印制板装焊及系统调试、测试。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,5,硬件设计,在可编程器件应用系统的硬件设计过程中应注意以下几点：,估算可编程器件资源时，要留有一定的裕量。,如果需要在线可编程，需引出,JATG,口。,为了方便,PCB,板的布线，,I/O,引脚的定义可以进行调整。,6,可编程器件内部设计（以,ALTERA,的,Maxplus,为例）,可编程器件内部功能模块的划分及模块接口的定义：,将可编程器件内部的设计按功能划分为数个相对独立的功能模块（模块定义），定义各个模块之间的连接关系（模块的,I/O,口定义）。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,6.,可编程器件内部设计（续）,模块设计与仿真,1,）设计输入（图形方式、文本方式）,2,）运行编译器,3,）仿真文件的输入,4,）运行仿真器,5,）创建相应的符号,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,6.,可编程器件内部设计（续）,可编程器件内部系统的设计与仿真,这部分的设计与仿真和模块的设计与仿真类似，区别是设计输入中不用文本方式，并且在图形设计输入完成后，还需要完成下面的步骤：,选择器件,用,Assign-Device,命令选择设计所用的目标器件。,管脚锁定,根据硬件设计进行相应的,I/O,管脚锁定。,在这两个步骤完成后再进行编译与仿真。当然，编译与仿真如果出现问题要对设计进行修改。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,6.,可编程器件内部设计（续）,编程,在可编程器件内部的设计仿真完成后，即可进行编程，即将可编程器件的目标文件下载到,PCB,板。编程前应确定窗口中显示的器件、文件、加密等等信息与实际相符，否则进行相应的修改。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,6.,可编程器件内部设计,编程,（续）,将经过硬件调试的目标,PCB,板通过下载线缆与运行,Maxplus,的计算机相连。,给目标板加上电源,选择,Maxp+Plus,-Programmer,命令。,编程：点击按键,Program,即可进行编程。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,7,可编程器件应用系统的联调,在目标程序下载到,PCB,板上后，即可对目标板进行系统地、完整地调试测试，如测试中发现问题可对可编程器件内部的总体设计、模块设计进行相应的修改，只有在确定可编程器件内部的修改仍不能解决问题时，才需要对硬件的设计进行修改。直到最终的测试证明系统的功能指标达到设计的要求。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,系统功能定义,1),实现每日,24,小时的时钟，显示时、分、秒。,2),实现较时与较分。,3),实现整点报时功能。,4),由可编程器件及外围电路实现，尽量使用,CPLD,的片内资源。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,数字钟设计,数字钟设计,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,系统模块定义,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,数字钟扫描显示电路（动态显示）,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,资源分配,可编程器件内部：,分频；,时计数、分计数、秒计数；,显示译码与控制；,按键处理与报时控制；,可编程器件外部：,晶体振荡器。,按键：校时、校分、清秒。,驱动器,6,组数码管,蜂鸣器,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,选择芯片,选择可编程器件时应考虑以下因素：,资源：,对各模块所需的资源（门及宏单元的数目）、对可编程系统的,I/O,口的数目进行估算。选择芯片时对资源的估算应留有裕量。,速度：,对可编程系统所需的时钟速率，允许的时延进行估算。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,4.,选择芯片,确定工作环境,明确系统的工作电压、内核电压、输入,/,输出电平、负载能力、工作环境。,在线编程,确定系统是否需要在线编程（在线升级）功能。如需在线编程功能，选择具有在线编程能力的芯片，并在硬件设计中预留,JATG,口。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,4.,选择芯片,开发系统,开发系统的价格、性能、熟悉程度、复杂程度进行估计。,芯片价格,常用芯片的价格较低。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,4.,选择芯片,封装,芯片的体积，生产制造工艺。,供货渠道,不选用已停产的芯片，常用的芯片供货周期短。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,5.,硬件设计,在可编程系统的功能明确、模块功能和接口定义确定、资源分配和芯片选择完成后，即可进行可编程应用系统的硬件设计。,硬件设计的过程主要有：确定使用的器件、查阅相关的器件数据手册、绘制电原理图、印制电路板的排版制作、器件清单的确定及器件采购、印制板装焊及系统调试、测试。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,5,硬件设计,在可编程器件应用系统的硬件设计过程中应注意以下几点：,估算可编程器件资源时，要留有一定的裕量。,如果需要在线可编程，需引出,JATG,口。,为了方便,PCB,板的布线，,I/O,引脚的定义可以进行调整。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,6,可编程器件内部设计（以,ALTERA,的,Maxplus,为例）,可编程器件内部功能模块的划分及模块接口的定义：,将可编程器件内部的设计按功能划分为数个相对独立的功能模块（模块定义），定义各个模块之间的连接关系（模块的,I/O,口定义）。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,6.,可编程器件内部设计（续）,模块设计与仿真,1,）设计输入（图形方式、文本方式）,2,）运行编译器,3,）仿真文件的输入,4,）运行仿真器,5,）创建相应的符号,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,6.,可编程器件内部设计（续）,可编程器件内部系统的设计与仿真,这部分的设计与仿真和模块的设计与仿真类似，区别是设计输入中不用文本方式，并且在图形设计输入完成后，还需要完成下面的步骤：,选择器件,用,Assign-Device,命令选择设计所用的目标器件。,管脚锁定,根据硬件设计进行相应的,I/O,管脚锁定。,在这两个步骤完成后再进行编译与仿真。当然，编译与仿真如果出现问题要对设计进行修改。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,6.,可编程器件内部设计（续）,编程,在可编程器件内部的设计仿真完成后，即可进行编程，即将可编程器件的目标文件下载到,PCB,板。编程前应确定窗口中显示的器件、文件、加密等等信息与实际相符，否则进行相应的修改。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,6.,可编程器件内部设计,编程,（续）,将经过硬件调试的目标,PCB,板通过下载线缆与运行,Maxplus,的计算机相连。,给目标板加上电源,选择,Maxp+Plus,-Programmer,命令。,编程：点击按键,Program,即可进行编程。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,7,可编程器件应用系统的联调,在目标程序下载到,PCB,板上后，即可对目标板进行系统地、完整地调试测试，如测试中发现问题可对可编程器件内部的总体设计、模块设计进行相应的修改，只有在确定可编程器件内部的修改仍不能解决问题时，才需要对硬件的设计进行修改。直到最终的测试证明系统的功能指标达到设计的要求。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,数字钟原理框图,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,数字钟顶层设计图,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,四,、数字钟的设计与制作,作业,:,1.,参考书中程序，编写数字钟中,60,进制秒计数器,，,60,进制分计数器，,24,进制小时计数器,VHDL,程序，,并仿真验证。,2.,参考书中程序，编写数字钟中分频器，控制器，,数码管动态扫描译码驱动,VHDL,程序。,3.,消化理解书中消抖动,VHDL,程序。,4.,所有程序编写完成后，做备份，以备下节课使用。,四,、数字钟的设计与制作,P4M3,用可编程器件设计数字钟,The End,