CPU基本实验与设计内容技巧.doc

第二章 计算机基本部件设计实验 熟悉QuartusII环境实验 一．实验目的 熟悉QuartusII环境； 学习在QuartusII中新建项目、文件、编译、仿真的完整流程； 学习原理图方式自定义元件的输入、封装、调用。 二．实验内容 1．创建项目（或新建工程） ① 在菜单中选择： File-New Project Wizard 图1-1 新建项目窗口1 图1-2 新建项目窗口2 ② 输入新建项目的相关信息：路径、项目名称、顶层文件名，本例中为： D：\加法电路，输入项目名称：JJF，以及顶层文件名：JJF（见图1-3），然后按FINISH即可完成对新项目的定义。注意：项目名与顶层文件名必须相同！ 图1-3 新建项目窗口3 2. 新建文件 在项目JJF中新建文件，因新建项目时顶层文件名为JJF，所以主文件必须命名为JJF。请在窗口菜单中选File-New，然后选择新建文件的类型，并定义和输入文件的内容存盘，就可建立相应类型的新文件了。 实验中常用的文件有以下几种类型： 图形文件（Block Diagram/Schematic File，其文件名后缀为.bdf）,是通过调用系统元件库的元件，用搭建原理图方式建立的文件。其特点是硬件结构直观、比较易于理解； VHDL文件，又称为文本文件（VHDL File，其文件名后缀为.vhd），是用VHDL语言编写程序的方法定义硬件功能建立的文件； 仿真文件（Vector Waveform File，其文件名后缀为.vwf），又称为波形文件，主要用于对进行功能仿真或时序仿真； 配置文件（Memory Initialization File，其文件名后缀为.mif），主要用于存储器部件rom，数据的写入或ram部件预置数据的写入。 下面以建立JJF.bdf图形文件为例说明建立图形文件的过程： ① 创建图形文件 请在新建文件窗口菜单中选File-New，然后选择Block Diagram/Schematic File，单击OK按钮。 图1-4 建立图形文件1（创建文件的选择窗口） ② 基本元件的输入 QuartusII软件为实现不同的逻辑功能提供了大量的基本元件和宏功能模块，设计者可以在原理编辑器中调用。可以按右键，在弹出的菜单项中选择Insert Symbol, 调出元件库。 图1-5 建立图形文件2（插入元件窗口） 图1-6 建立图形文件3（选择元件窗口） ② 插入元件后用工具栏的连线工具进行元件之间的连接 要建立完整的图形设计文件，在调入元件后，还需要根据设计要求进行元件之件的连线。连线包括单线和总线型。通常用鼠标拖动就可以了。 图1-7 建立图形文4（形成电路结构） ③ 对电路端口要定义其输入或输出引脚。 图1-8 选择并定义输入输出引脚 ④ 为输入或输出引脚命名，其方法是用鼠标双击相应引脚的pin_name处，在弹出的窗口（如图1-8）中输入定义的名称就可以了。 图1-9 定义输入输出引脚名窗口 ⑤ 保存图形设计 设计完成后，需要保存图形文件或重新命名图文件，选择File菜单中的Save或Save as 命令即可。 图1-10 完整的加法电路结构 文件的编译 单击工具菜单上的编译快捷按钮启动编译的全过程。 图1-11 编译窗口 在编译过程中，状态窗口和消息窗口自动启动起来，在状态窗口中将显示全编译过程中的各个模块和整个编译进程以及所用时间，在消息窗口将显示编译过程中的信息，最后的编译结果在编译报告窗口中显示出来。 在编译过程中如果出现了设计上的错误，可以在消息窗口选择错误信息，双击即可定位在错误的地方，修改错误的地方，直到编译通过为止。 4.进行功能仿真 编译成功之后就可以进行仿真测试了，仿真测试的具体操作如下： ① 建立仿真文件JJF.vwf 点击窗口中新建文件图标或在新建文件窗口菜单中选File-New，然后选择Vector Waveform File，单击OK按钮，保存即可。 图1-12 文件仿真步骤一（选择部分或全部输入输出端） 在波形文件中加入输入输出节点 在左侧区域按右键 -Insert Node or Bus…(或直接双击)，在对话框中选择Node Finder，选择输入输出节点(见图1-13)。 图1-13 文件仿真步骤一（选择插入结点命令） 如图1-14所示， Filter选项选择all，点击List，文件中所有的输入输出端均在左侧显示，选择要进行仿真的项，然后单击窗口中间的“≥”按钮就可将所选择的项添加到右则区域，点击OK即可。当然也可以用“”按钮退选。 图1-14 文件仿真步骤二（选择输入输出结点后的结果） ③ 编辑输入节点的值或波形，在这个过程