基于lpm_rom的八选一波形发生器.doc

最近一直在学stm32，怕时间久了FPGA 生疏，就重新做了下八选一的波形发生器，用lpm_rom做，做完之后再用quartus进行功能仿真和时序仿真，主要是把实验流程记录下来。以免过阵子又忘了。

一、设计输入
Step1 打开Quartus软件，新建工程：File -> New Projiect Wizard，设置工程文件夹存放位置以及工程名

一路Next，到Page3 of 5选器件，我的是Cyclone II EP2C8Q208C8，然后又是Next直到Finish。

Step2 新建文件*.bdf文件， 采用原理图输入：File -> New -> Design -> Block Diagram/Schematic File，OK！新建一个*.bdf文件。

Step3 新建mif文件，这个文件用来装lpm_rom初值：File -> New -> Memory Files -> Memory Initialization File，OK。

字数为256，字的位数为8，一会儿建lpm_rom再细讲。点OK。用MATLAB生成sin波形的初始值，装入mif文件。总共有256个值，装好之后如下

在wave_sel_8_1工程文件夹下新建一个mif文件夹，用来装初始化文件。把新建的mif文件保存到mif文件夹下，名字为sin.mif这个文件用来装sin波形的初始值。

Step4 对新建的*.bdf文件进行编辑。 双击空白部分，出现Symbol窗口，在Libraries一栏选择d:/altera/90/quartus/libraries... -> megafunctions -> storage -> lpm_rom。点OK，出现下图

进行lpm_rom配置：output file 选择VHDL或Verilog HDL，这个是没什么影响的。lpm_rom_sin是修改后的名字。
Next

Output 位宽为8位，memory为256个字。由于位宽是8位，所以每个字也是8位，256个字即memory的深度，需要8位地址线可寻址，2^8 = 256。所以地址线宽度为8，说明可寻址深度是2^8 = 256。输出宽度为8，说明每个存储单元是8位。
一路Next直到这里

这是新建的memory初始化，点Browse，在mif文件夹下，找到sin.mif文件。路径如下：

一直Next到最后一步

    这几个文件暂时还搞不清楚，都选上吧。暗色的是不能更改的。
    Finish之后出现

选Yes，在bdf文件上单击鼠标，刚才新建的lpm_rom_sin就放到工程里了。

Step5 到此为止，一个完整的lpm_rom_sin做好了，现在最重要的是要保存成果。把这个bdf文件保存在wave_sel_8_1文件夹下，名字为wave_sel_8_1.bdf。重复step3 和step4，依次把lpm_rom_triangular、lpm_rom_square、lpm_rom_sawtooth1、lpm_rom_sawtooth0、lpm_rom_ladder、lpm_rom_stair1、lpm_rom_stair0剩下的7个lpm_rom做好。这8个波形依次是正弦波、三角波、方波、锯齿波1（向上）、锯齿波0（向下）、梯形波、阶梯波1（向上）、阶梯波0（向下）。就是麻烦，小心仔细一点就OK了。

好了，8个波形ROM产生了，还差一个计数模块和一个选择模块。最麻烦的部分已经做完了，Ctrl + S一下，然后休息一下。

Step6 新建计数模块，File -> New -> Design -> VHDL Files

保存为count.vhd，放在wave_sel_8_1下。

右键count.vhd -> Create Symbol Files for Current File。

回到bdf文件下，双击空白部分 

选择Project -> COUNT，点击OK。放入工程中。Crtl + s。养成保存的好习惯。

Step7 新建选择模块，File -> New -> Design -> VHDL Files

保存为SEL8_1.vhd。剩下步骤同step6。

Step8 所有的模块都已经做好了，就剩下输入、输出管脚了。还是双击bdf文件的空白部分

直接在Name中输入input，点OK。Output也一样，总共需要3个输入，一个输出。3个输入分别是CLK、CLRn、in_sel[2..0]（这个是总线，3跟，器选择作用）。一个输出是output[7..0]。选中的波形就通过这个output输出。

Step9 连线，最后结果是

有事没事就按Ctrl + S。现在看一下整个工程的目录结构

然后就得仿真了，仿真的目的是在软件环境下验证电路的行为和设想中的是否一致。功能仿真是在设计输入之后，是没综合、布局布线之前的仿真，又叫行为仿真或前仿真，不考虑电路的逻辑和门的时间延时，着重考虑电路在理想环境下的行为和设计构想的一致性。时序仿真又称后仿真，是在综合、布局布线时候，即电路以及映射到特定的工艺环境后，考虑期间延时的情况下对布局布线的网标文件的一种仿真，器件延时信息是通过反标时序延时信息来实现的。

二、功能仿真
我用的是Quartus II 9.0，以前装过Quartus II 11.0，根本就没有波形文件这一说，当然就仿不了真了，所以又换回来了。
Step1 新建一个波形文件：File -> New -> Verification/Debugging Files -> Vector Waveform File。

Step2 添加节点，双击红色区域，出现下图

点击Node Finder

一路OK返回

保存为

Step3 设置仿真截止时间：Edit -> End time。截止时间为1ms。

Step4 设置时钟周期为20ns，如下

Step5 设置复位信号CLKn

Step6 设置选择信号in_sel

设置选择信号设置为10.24us（1024ns）加1，时钟周期为20ns，即每512个周期选择信号加1，而每个波形的取样值为256个，所以最终结果是每个波形出现两次然后接着出现下一个波形。

Step7 设置仿真模式Assignments -> Settings -> Simulator Settings

Step8 生成功能仿真网表。

Step9 到现在为止都没有编译过整个工程，功能仿真只是验证它的行为是不是符合设计要求，不需要编译，查看Task栏

点击开始功能仿真。漫长的等待，这个时候总是相当紧张的。

OK，看波形之前进行简单的设置

出现

OK

Y

OK

8个波形依次出现，每个波形两个周期。如果把in_sel信号的时间设为512ns，则每个波形出现一次，如下

出现的顺序很有意思，可以想一下为什么是这样。最先建波形的却最后出现。

三、时序仿真
时序仿真之前得综合、布局布线。
Step1 综合，右键 -> start

Step2 布局布线,，同上

完了之后任务栏状态为

Step3 设置仿真模式Assignments -> Settings -> Simulator Settings

Step4 点击仿真，经过一些简单的设置后出现波形

整个过程没有管脚分配及时序约束，这应该是在设计输入中完成的。编程与配置也没做。