第8章宏功能模塊設計

1、第第8章章 宏功能模塊設計宏功能模塊設計宏功能模塊設計宏功能模塊設計 Megafunction庫是庫是Altera提供的參數(shù)提供的參數(shù)化模塊庫。從功能上看，可以把化模塊庫。從功能上看，可以把Megafunction庫中的元器件分為：庫中的元器件分為：u 算術運算模塊（算術運算模塊（arithmetic）u 邏輯門模塊（邏輯門模塊（gates）u 儲存模塊（儲存模塊（storage）u IO模塊（模塊（I/O）8.1.1 算數(shù)運算模塊庫算數(shù)運算模塊庫 下面以參數(shù)化乘法器lpm_mult為例來說明如何在設計中使用宏功能模塊。lpm_mult的基本參數(shù)已在下表中給出。 lpm_mult（1）調用）調

2、用lpm_mult（2）lpm_mult參數(shù)設置參數(shù)設置輸入輸出位寬設置輸入輸出位寬設置乘法器類型設置乘法器類型設置（3）編譯仿真）編譯仿真8位有符號乘法器電路位有符號乘法器電路功能仿真波形功能仿真波形8.1.2 邏輯門庫邏輯門庫 8.1.3 I/O模塊庫模塊庫 8.1.3 I/O模塊庫模塊庫 鎖相環(huán)模塊設計舉例鎖相環(huán)模塊設計舉例 參數(shù)化鎖相環(huán)宏模塊參數(shù)化鎖相環(huán)宏模塊altpll以輸入時鐘信號作為參考信以輸入時鐘信號作為參考信號實現(xiàn)鎖相，從而輸出若干個同步倍頻或者分頻的片內號實現(xiàn)鎖相，從而輸出若干個同步倍頻或者分頻的片內時鐘信號。與直接來自片外的時鐘相比，片內時鐘可以時鐘信號。與直接來自片外的

3、時鐘相比，片內時鐘可以減少時鐘延遲，減小片外干擾，還可改善時鐘的建立時減少時鐘延遲，減小片外干擾，還可改善時鐘的建立時間和保持時間，是系統(tǒng)穩(wěn)定工作的保證。不同系列的芯間和保持時間，是系統(tǒng)穩(wěn)定工作的保證。不同系列的芯片對鎖相環(huán)的支持程度不同，但是基本的參數(shù)設置大致片對鎖相環(huán)的支持程度不同，但是基本的參數(shù)設置大致相同，下面便舉例說明相同，下面便舉例說明altpll的應用。的應用。（1）輸入）輸入altpll宏功能模塊宏功能模塊選擇芯片和設置參考時鐘選擇芯片和設置參考時鐘 鎖相環(huán)控制信號設置鎖相環(huán)控制信號設置 輸入時鐘設置輸入時鐘設置 （2）編譯和仿真）編譯和仿真鎖相環(huán)電路鎖相環(huán)電路功能仿真波形功能

4、仿真波形8.1.4 存儲模塊庫存儲模塊庫 存儲器模塊設計舉例存儲器模塊設計舉例 ROM（Read Only Memory，只讀存儲器）是存儲器的，只讀存儲器）是存儲器的一種，利用一種，利用FPGA可以實現(xiàn)可以實現(xiàn)ROM的功能，但其不是真正意義的功能，但其不是真正意義上的上的ROM，因為，因為FPGA器件在掉電后，其內部的所有信息都器件在掉電后，其內部的所有信息都會丟失，再次工作時需要重新配置。會丟失，再次工作時需要重新配置。 Quartus II提供的參數(shù)化提供的參數(shù)化ROM是是lpm_rom，下面用一，下面用一個乘法器的例子來說明它的使用方法，這個例子使用個乘法器的例子來說明它的使用方法，這

5、個例子使用lpm_rom構成一個構成一個4位位4位的無符號數(shù)乘法器，利用查表位的無符號數(shù)乘法器，利用查表方法完成乘法功能。方法完成乘法功能。數(shù)據(jù)線、地址線寬度設置數(shù)據(jù)線、地址線寬度設置 控制端口設置控制端口設置 添加添加.mif文件文件 如下圖所示就是基于如下圖所示就是基于ROM實現(xiàn)的實現(xiàn)的4位位4位的無符號位的無符號數(shù)乘法器電路圖，其參數(shù)設置為：數(shù)乘法器電路圖，其參數(shù)設置為：LPM_WIDTH=8LPM_WIDTHAD=8LPM_FILE=mult_rom.mif仿真結果仿真結果 Maxplus2庫主要由庫主要由74系列數(shù)字集成電路組成，包括系列數(shù)字集成電路組成，包括時序電路宏模塊和運算電路

6、宏模塊兩大類，其中時序電時序電路宏模塊和運算電路宏模塊兩大類，其中時序電路宏模塊包括觸發(fā)器、鎖存器、計數(shù)器、分頻器、多路路宏模塊包括觸發(fā)器、鎖存器、計數(shù)器、分頻器、多路復用器和移位寄存器，運算電路宏模塊包括邏輯預算模復用器和移位寄存器，運算電路宏模塊包括邏輯預算模塊、加法器、減法器、乘法器、絕對值運算器、數(shù)值比塊、加法器、減法器、乘法器、絕對值運算器、數(shù)值比較器、編譯碼器和奇偶校驗器。較器、編譯碼器和奇偶校驗器。 對于這些小規(guī)模的集成電路，在數(shù)字電路課程中有詳對于這些小規(guī)模的集成電路，在數(shù)字電路課程中有詳細的介紹，其調入方法與細的介紹，其調入方法與Megafunction庫中的宏模塊庫中的宏模

7、塊相同，只是端口和參數(shù)無法設置。相同，只是端口和參數(shù)無法設置。 計數(shù)器計數(shù)器74161設計舉例設計舉例 模模10計數(shù)器計數(shù)器仿真結果仿真結果 8.3.1 緩沖器庫緩沖器庫 8.3.2 引腳庫引腳庫 8.3.3 存儲單元庫存儲單元庫 8.3.4 邏輯門庫邏輯門庫 8.3.5 其他模塊其他模塊 8-1 采用采用Quartus II軟件的宏功能模塊軟件的宏功能模塊lpm_counter設計設計一個模一個模60加法計數(shù)器，進行編譯仿真，查看仿真結果。加法計數(shù)器，進行編譯仿真，查看仿真結果。8-2 采用采用Quartus II軟件的宏功能模塊軟件的宏功能模塊lpm_rom，用查表，用查表的方式設計一個實現(xiàn)兩個的方式設計一個實現(xiàn)兩個8位無符號數(shù)加法的電路，進行編位無符號數(shù)加法的電路，進行編譯仿真。譯仿真。8-3 先用先用lpm_rom設計設計4bit4bit和和8bit8bit乘法器各一乘法器各一個，再用個，再用Verilog分別設計分別設計4bit4bit和和8bit8bit乘法器，乘法器，比較兩類乘法器的運行速度和資源好用情況。比較兩類乘法器的運行速