Как поставить плис altera вместо плис 5576хс4т
Перейти к содержимому

Как поставить плис altera вместо плис 5576хс4т

  • автор:

ПЛИС Altera. Часть 5: Quartus Pin Planner

Это пятая часть цикла посвященная программируемой логике и среде разработки Quartus II компании Intel ( Altera).

Ссылки на предыдущие части:

В первой части рассказывалось о загрузке и установке Quartus II Web Edition 13.1 , создании пустого проекта с помощью мастера.

Во второй части рассматривалось проектирование цифровой схемы, определялась последовательность шагов для создания конфигурации ПЛИС.

В третьей части описывался процесс компиляции проекта и работа с окном сообщений выводимых при компиляции. Там же выполнялась настройка главного модуля проекта.

Четвертая часть целиком посвящена электрической части проекта: плате CTRL-CPLD-EPM570 и пробной схеме с кнопками и светодиодами.

В пятой части рассказывается о настройке выводов микросхемы ПЛИС.

Напоминаю, что процесс создания конфигурации ПЛИС предполагает следующие этапы:

  1. проектирование цифровой схемы;
  2. анализ созданной схемы на наличие ошибок;
  3. привязка входов и выходов схемы к конкретным выводам ПЛИС;
  4. компиляция проекта и создание двоичных файлов для конфигурирования ПЛИС;
  5. конфигурирование ПЛИС посредством USB Blaster.

Первые два этапа были подробно описаны в предыдущих частях. Пятая часть полностью посвящена третьему этапу.

Настройка выводов ПЛИС выполняется с помощью инструмента «Pin Planner». Он используется для привязки спроектированной в Quartus II схемы к физическим выводам микросхемы ПЛИС. Здесь же настраиваются их электрические параметры: стандарт ввода‑вывода и максимальный рабочий ток.

Общий вид окна «Pin Planner»

« Pin Planner » можно вызвать либо из главного меню программы, Assigments → Pin Planner. Либо с помощью кнопки на стандартной панели инструментов. Эта кнопка обозначена на следующем рисунке.

Рис 35 Quartus run pin planner

Само окно « Pin Planner » представлено на рисунке ниже. В центре окна располагается схематичное представление чипа Altera . Изображение корпуса микросхемы может выводится в двух режимах: « Top View » и « Bottom View ».

Рис 36 Quartus pin planner window

Режим « Top View » выводит изображение с видом сверху на корпус микросхемы , первая ножка располагается в левом верхнем углу корпуса. « Bottom View » – это вид снизу, первая ножка располагается в правом верхнем углу. Указанные режимы можно переключать с помощью меню View → Show → Package Top и View → Show → Package Bottom соответственно. Пункты Package Top и Package Bottom доступны и из контекстного меню изображения чипа. Название текущего режима отображения выводится в первой строке на изображении микросхемы. По умолчанию включен – « Top View » .

Помимо режима отображения на корпусе микросхемы указываются:

  • « Wire Bond » – название способа соединения кристалла микросхемы с ее корпусом , проволокой микронной то л щины.
  • « M AX II » – серия используемой микросхемы.
  • « EP M 570T100C5 » – наименование модели чипа.

По периметру корпуса расположены условные обозначения выводов микросхемы. Расшифровка обозначений выводов приводится в окне « Pin Legend ». Окно « Pin Legend » находится в правой части окна « Pin Planner », оно выделено блоком под номером один на рисунке выше . Если о кно « Pin Legend » отсутствует, то его можно вызвать с помощью меню View → Pin Legend Window.

В окне « Pin Legend » перечисляются следующие варианты обозначения выводов, доступные для выбранной модели микросхемы:

  • « User I/O » – эти выводы доступны для использования в создаваемых пользователем схемах.
  • « User assigned I/O » – эти выводы уже выбраны пользователем для схемы.
  • «F itter assigned I/O » – данные выводы выбраны средой Quartus автоматически. Автоматический выбор выводов выполняется во время полной компиляции, в том случае, если в схеме имеются входы или выходы, для которых пользователь не задал выводов микросхемы .
  • « Unbonded pad » – эти выводы не используются (не соединены с кристаллом) в выбранной микросхеме.
  • « Reserved pin » – настраиваются пользователем. Эти выводы не будут использоваться в синтезированной схеме. Данная настройка переопределяет глобальную настройку по умолчанию для неиспользуемых выводов в среде Quartus. О зарезервированных выводах рассказывается ниже.
  • « DEV_OE », « DEV_CLR », « CLK_n » – выводы с предопределенной функцией. Они имеют особую разводку на кристалле микросхемы и могут использоваться для выполнения специальных функций. « DEV_OE » – для перевода в высокоимпендансное ( High‑Z ) состояние всех выводов. « DEV_CLR » – для сброса в исходное состояние всех регистров микросхемы. « CLK_n » – как вход тактового сигнала схемы. Тем не менее их можно использовать и как обычные входы/выходы пользовательской схемы. Но не стоит этого делать без особой необходимости.
  • « TDI », « TCK », « TMS », « TDO », « VCCINT », « VCCIO », « GNDINT », « GNDIO » – группа выводов с жестко заданной функцией. Эти выводы нельзя использовать для пользовательской схемы. Так « VCCINT » и « GNDINT » это выводы питания ядра ПЛИС. А « TDI », « TCK », « TMS », « TDO » используются для подключения программатора.

Для того чтобы выбрать конкретные вывод ы микросхемы для своей схем ы используйте окн о « All pins ». Это окно находится в нижней части окна « Pin Planner » , на предыдущем рисунке оно обозначено блоком под номером два . Если окно « All pins » закрыто, то его можно вызвать с помощью меню View → All P in s List .

Настройка выводов в « All pins »

Окно « All pins » оформлено в виде таблицы из семи колонок: « Node Name », « Direction », « Location » и « I/O Bank », « I/O Standart », « Reserved », « Current Strength » .

Рис 37 all pins edit field

Ячейки этой таблицы редактируются как привычным двойным кликом левой кнопки мыши, так и с помощью специализированного поля « Edit: » в верхней части окна « All pins ».

Я чейки в колонках « Node Name » и « Location » допускают ввод новых значений с клавиатуры. В остальных колонках реализован выбор значений из выпадающего списка.

При непосредственном редактировании ячейки, в вод нового значения подтверждается клавишей « Enter », после чего выполняется автоматический переход на ячейку строкой ниже. Это может немного дезориентировать, так как выделена будет не та ячейка что была изменена.

По сравнению с этим, использование поля « Edit: » выглядит более предсказуемым, так как выделение никуда автоматически не перемещается. Д ля ввода нового значения с использованием « Edit: » сначала необходимо выбрать ячейку. После, выполнить двойной клик на значении ячейки в поле « Edit: » и задать новое значение. Подтверждение ввода выполняется кликом на кнопке с зеленой галочк ой . Отмена — красный крестик. Кнопки активны только во время редактирования. Описанный п орядок действий обозначен на рисунке выше.

Рассмотрим назначение каждого столбца окна « All pins ».

В первой колонке – « Node Name » перечисляются входы и выходы спроектированной схемы. В се существующие выводы схемы добавляются сюда автоматически после выполнения « Analysis & Synthesis » . Список выводов в « Node Name » автоматически обновляется и при выполнении каждой новой компиляции. Следовательно , можно отредактировать схему: добавить или удалить несколько выводов. З апустить анализ и синтез схемы. В результате, среда автоматически добавит новые или удалит отсутствующие на схеме выводы. Удалять выводы из списка можно и вручную с помощью меню Edit → Delete, или кнопкой « Del » на клавиатуре.

Д обавлять входы и выходы можно вручную, просто выполнив двойной клик на ячейке с текстом > и в ве дя имя вывода с клавиатуры . Аналогично можно от редактирова ть названия уже добавленных выводов схемы . Но и мя вывода в « Node Name » должно до буквы совпадать с его именем на схеме, иначе Quartus не сможет выполнить их сопоставление и во время компиляции обозначит этот вывод как неизвестный .

В торая колонка – « Direction » заполняется системой автоматически после анализа и синтеза схемы. Она н едоступна для редактирования и несёт информационную функцию. В этой колонке указывается тип вывода схемы: « Input » – вход, « Output » – выход , « Bidir » – двунаправленный вывод и « Unknown » – вывод тип которого не удалось определить.

Выводы с типом « Unknown » — это свидетельство ошибок проектирования. Если « Direction » вывода – « Unknown », то это говорит о том что, либо был удален контакт схемы, с которым этот вывод был связан, л ибо это неправильно настроенный зарезервированный вывод.

Следующая пара колонок: « Location » и « I/O Bank ». Именно в них определяется принадлежность входов и выходов схемы конкретным ножкам микросхемы.

Столбец « Location » дает возможность задать назначение для входа/выхода схемы с точностью до конкретной ножки чипа. Н овое значение « Location » можно как ввести с клавиатуры, так и выбра ть из выпадающего списка. Кнопка вызова выпадающего списка появляется при редактировании ячейки . Пример выпадающего списка « Location » представлен на следующем рисунке.

Рис 38 all pins location

В списке доступны следующие варианты:

  • EDGE_BOTTOM, EDGE_LEFT, EDGE_RIGHT, EDGE_TOP: указывают что настраиваемый вывод схемы будет автоматически выбран из выводов на нижне й , лево й , право й или верхне й грани корпуса чипа соответственно.
  • I/O BANK 1, I/O BANK 2: настраиваемый вывод схемы будет автоматически выбран из первого или второго банка выводов.
  • PIN_номер : назначение выводу схемы конкретной ножки микросхемы.

Первые две группы вариантов не определяют конкретной ножки микросхемы. Здесь выбор ножки остается за Quartus. Вывод микросхемы будет назначен средой автоматически при выполнении полной компиляции на этапе « Fitter (Place & Route) ». Данные настройки предназначены для работы с широкими сигнальными шинами, когда множество дорожек должны идти от чипа рядом друг с другом. Параметр « EDGE_ … » является более общим по сравнению с « I/O BANK X », так как по одному краю корпуса чипа мо гут идти выводы разных банков.

Группировка же выводов в банки обуславливается внутренним устройством микросхемы Max II. Внутри чипа предусмотрены цепи для преобразования входного напряжения питания в различные по уровню выходные напряжения логических единицы и ноля. В EPM570T100C5 таких преобразователей всего два. Поэтому все доступные пользователю выводы разделены на две группы. Рабочее напряжение любой ножки в каждой из групп может настраиваться в широких пределах от 1,5 до 3,3 В. Но это напряжение должно быть одинаковым для всех ножек в пределах одного банка.

Для схем с небольшим числом входов и выходов наиболее удобным вариантом настройки является прямое указание конкретной ножки микросхемы — третий вариант. Эта настройка может быть выполнена как прямой правкой значения в « Location », так и простым перетаскиванием конкретного вывода схемы из столбца « Node Name » на требуемую ножку на изображении корпуса микросхемы .

Следующая к олонка — « I/O Bank » п озволяет указать банк выводов микросхемы. Этот параметр является взаимосвязанным с параметром « Location ». При указании номера банка в колонке « I/O Bank », в « Location » будет автоматически подставлен соответствующий банк ввода‑вывода. И наоборот, при выборе банка или вывода в « Location » значение банка будет определено автоматически. Так как для малых проектов нет необходимости работать с банками ввода‑вывода, то подойдет и автоматически подставляемое значение « I/O Bank » .

А вот следующий параметр « I/O Standart » является важным для любого проекта. Здесь настраивается стандарт ввода‑вывода для выбранной ножки микросхемы. Стандарт ввода‑вывода определяется его электрическими характеристиками, в первую очередь — это максимально допустимые уровни напряжения и тока. Как уж говорилось выше, ПЛИС Max II может работать в широком диапазоне напряжений, и очень важно выбрать правильное напряжение для своей схемы. Если напряжение сигнала приходящего на вход ПЛИС окажется выше заданного, то оно может вывести из строя как отдельную ножку ПЛИС, так и ядро микросхемы в целом. И наоборот, чрезмерно высокое выходное напряжение на ножке ПЛИС может вывести из строя подключенное к ней устройство.

Уровень тока задается в колонке « Current Strength ». Его максимальное значение напрямую зависит от выбранного стандарта ввода‑вывода. Стандарты TTL ( ТТЛ — основана на биполярных транзисторах) являются более энергоемкими, работают с большими токами. Появившаяся следом технология CMOS ( КМОП — основана на использовании полевых транзисторов ) является гораздо более экономичной, и соответственно, работает с в разы меньшими токами.

Последняя из рассматриваемых — колонка « Reserved », она полезна для больших проектов. З арезервированные выводы используются в случаях когда планируется расширение функционала спроектированно го устройства . В этом случае можно развести плату. Подключить еще незадействованные выводы ПЛИС к схеме, и изготовить устройство не дожидаясь реализации всех запланированных возможностей. А позже, просто обновить конфигурацию ПЛИС. Н о если зарезервированные выводы не присоединены к схеме внутри ПЛИС , то какие сигналы будут на них? Именно сигнал и задается в колонке « Reserved ». Вывод можно подключить к питанию (« As output driving VCC »), к «земле» (« As output driving ground »), настроить как неподключенный вход ( « As input tri-stated » ) и так далее .

Теперь, когда Вам известно назначение основных параметров « All pins », можно выполнить настройку выводов ПЛИС.

Значения параметров «I/O Standart» и «Current Strength» установленные по умолчанию: 3.3-V LVTTL и 16mA соответственно, хорошо подходят для первой схемы. Параметры «Node Name» и «Direction» определяются системой автоматически. «Node Name» обычно не нуждается в ручной правке, а «Direction» не предоставляет такой возможности. И так как проект довольно мал, то производить назначения контактов микросхемы целыми банками или использовать зарезервированные выводы не требуется. Таким образом, единственным параметром требующим ручной настройки остается — «Location».

Просто укажите в «Location», с помощью выпадающего списка или посредством «Drag & Drop», контакты микросхемы для подключения кнопок и светодиодов. Выбирайте контакты из множества «User I/O», согласно легенды в «Pin Planner». Не используйте те контакты, что уже заняты ресурсами платы CTRL‑CPLD‑EPM570.

Окно « All pins » с настроенными выводами представлено на следующем рисунке.

Рис 39 all pins done

Проверка назначений ввода-вывода

Теперь, когда все необходимые выводы микросхемы настроены, нужно проверить корректность сделанных настроек. Проверка настроек выводов в «Pin Planner» выполняется во время процесса «I/O Assignment Analysis». Запуск анализа выполненных назначений ввода‑вывода осуществляется с помощью главного меню «Pin Planner»: Processing → Start I/O Assignment Analysis. Либо с помощью одноименной кнопки на панели «Pin Planner», которая располагается у левой границы окна «Pin Planner» (имя панели совпадает с именем окна «Pin Planner»). Данная кнопка (вторая снизу) выделена на следующем рисунке.

При запуске анализа назначений ввода‑вывода Quartus автоматически переключится на основное окно программы, где в уже знакомых окнах «Tasks» и «Messages» будут отображены прогресс и результат выполнения анализа.

Наиболее частые ошибки, которые могут быть выявлены в процессе анализа:

  • опечатки в имени вывода в «Node Name»;
  • задание настройки «Reserved» для используемых в схеме контактов;
  • указание различных стандартов ввода‑вывода для контактов из одного банка;
  • ненастроенные выводы схемы, для которых не было сделано никаких назначений.

Но так как единственной настройкой, которую Вы сделали, было «Location». Т о и единственная ошибка, которую Вы могли допустить – это пропустить настройку одного из выводов .

Но даже не смотря на безупречную настройку всех выводов Вы обязательно получите предупреждение следующего содержания: «Warning: The Reserve All Unused Pins setting has not been specified, and will default to ‘As output driving ground’.» Из него следует, что в Вашем проекте остаются какие-то ненастроенные выводы, которым будет задан некий параметр по умолчанию? О каких именно выводах идет речь?

Р ечь идет обо всех контактах микросхемы, которые не используются в Вашем проекте. Настройка таких контактов выполняется не в « Pin Planner », а в параметрах проекта .

Параметры проекта «Device and Pin Options»

В проекте используется всего лишь 8 контактов и з почти сотни доступных для пользователя. А как известно оставлять неподключенными входы микросхемы нельзя. И так как почти любой контакт ПЛИС можно настроить и как выход, и как вход, то необходимо обеспечить корректный уровень напряжения на каждом из них. Д ля этого не понадобятся десятки резисторов, ведь ПЛИС Max II позволяет соединить любой из неиспользуемых контактов с плюсом или минусом питания с помощью своих внутренних цепей. Такое с оединение настраивается с помощью параметра « Reserve all u nused pins : ».

Для изменения настройки « Reserve all u nused pins : » необходимо открыть окно «Device» (главное меню Quartus → Assignments → Device). В окне «Device», среди уже известных параметров, можно увидеть кнопку «Device and Pin Options…». Она выделена на следующем рисунке.

Рис 41 device and pin options

Эта кнопка отсутствует в аналогичном окне мастера создания проекта.

С помощью «Device and Pin Options…» вызывается окно «Device and Pin Options», в котором перечисляются параметры проекта относящиеся к микросхеме ПЛИС: включение/выключение сигнал ов «DEV_CLRn» и «DEV_OE» (вкладка « General ») , компиляция дополнительных файлов конфигурации ( вкладка « Programming Files » ) , стандарт ввода‑вывода по умолчанию ( вкладка « Voltage » ) и, среди прочего, вкладка «Unused pins». Именно эта кладка содержит параметр « Reserve all u nused pins : ». Вкладка «Unused pins» обозначена цифрой 1 на следующем рисунке.

Рис 42 device and pin window

По умолчанию параметр « Reserve all u nused pins : » имеет значение «As output driving ground», на рисунке оно обозначено цифрой 2. Это означает что все незадействованные в проекте контакты будут подключены к «земле» – минусу питания. Не самый удачный вариант. Ведь, если один из таких выводов окажется случайно соединен снаружи с плюсом питания, то получится короткое замыкание. Здесь лучше выбрать вариант « As input tri-stated » или « As input tri-stated with weak pull-up » ( обозначен на рисунке цифрой 3).

Выводы « As input tri-stated » переключаются в высокоимпендансное ( High‑Z ) состояние. В таком состоянии выводы практически полностью отключаются от внешних цепей, как если бы они не были подключены к ним физически. Недостаток такого режима работы в снижении помехоустойчивости схемы. Поэтому вариант « As input tri-stated with weak pull-up » оказывается более предпочтительным в большинстве случаев. При использовании вывода со слабой подтяжкой к питанию ( weak pull‑up) в связанных с ним цепях гарантируется наличие напряжения высокого логического уровня, до тех пор пока оно не будет изменено извне каким-либо подключенным устройством.

После настройки состояния неиспользуемых контактов еще раз выполнит е анализ сделанных назначений ввода‑вывода. Его можно запустить и из меню основного окна Quaturs: Processing → Start → I/O Assignment Analysis. Предупреждение «The Reserve All Unused Pins setting has not been specified…» исчезло. Осталась лишь пара коммерческих предупреждений устраняемых исключительно за деньги.

Таким образом, Вы успешно выполнили настройку контактов ПЛИС и можете переходить к заключительной части работы над проектом: его полной компиляции и загрузки скомпилированной конфигурации в ПЛИС.

Конфигурирование ПЛИС будет описано в следующей части.

ПЛИС Altera. Часть 6: сборка схемы и загрузка конфигурации

Это заключительная часть цикла посвященная программируемой логике и среде разработки Quartus компании Altera (Intel).

В первой части рассказывалось о загрузке и установке Quartus. О создании пустого проекта с помощью мастера.

Во второй части рассматривалось проектирование цифровой схемы, определялась последовательность шагов для создания конфигурации ПЛИС.

В третьей части выполнялась настройка главного модуля проекта, был выполнен анализ и синтез схемы. Разбирались наиболее вероятные ошибки, которые могут быть выявлены при анализе и синтезе.

Четвертая часть была полностью посвящена электрической части проекта: доработка схемы проекта и знакомство с платой CTRL-CPLD-EPM570.

В пятой части рассказывается как связать цифровую схему проекта с физическими выводами микросхемы ПЛИС. Это третий этап создания конфигурации.

Напоминаю, что процесс создания конфигурации предусматривает следующие этапы:

  1. проектирование цифровой схемы;
  2. анализ созданной схемы на наличие ошибок;
  3. привязка входов и выходов схемы к конкретным выводам ПЛИС;
  4. компиляция проекта и создание двоичных файлов для конфигурирования ПЛИС;
  5. конфигурирование ПЛИС посредством USB Blaster.

Шестая часть описывает последние два этапа процесса: компиляцию проекта и загрузку конфигурации в микросхему. Большая часть этой статьи посвящена настройке Quartus «Programmer».

Заключительная компиляция

Выполнение полной компиляции запускается с помощью кнопки «Start Compilation» на стандартной панели инструментов Quartus. Данная кнопка идет одиннадцатой справа, она выделена на следующем рисунке.

Рис 44 start compilation

Также можно использовать меню Processing → Start Compilation.

Выполнение полной компиляции начинается с процесса анализа проекта и синтеза предварительной схемы коммутации блоков ПЛИС – «Analysis & Synthesis». Затем следует «Fitter», который выполняет размещение блоков синтезированной схемы на кристалле ПЛИС с учетом заданных: диапазона рабочих температур, энергопотребления схемы связанного с используемым стандартом ввода‑вывода, диапазона допустимых временных задержек указанных в проекте и многих других параметров. Для простых проектов подходят значения перечисленных параметров по умолчанию.

Обобщенный отчет о результатах работы «Fitter» (Fitter → Summary) выводится по окончании всего процесса компиляции.

Рис 45 full compilation report

В основном, данный отчет не отличается от аналогичного отчета выводимого по завершении «Analysis & Synthesis». Добавляются лишь соотношения использованных и доступных ресурсов выбранной микросхемы ПЛИС: логических элементов и выводов. Эта информация выделена на рисунке выше.

После «Fitter» свою работу выполняет «Assembler», который осуществляет генерацию файлов для загрузки в ПЛИС. Самая интересная часть отчета «Assembler» – это раздел «Generated Files». В этом разделе перечисляются файлы созданные ассемблером, с указанием полного пути до них. Файл с расширением «.pof» содержит конфигурацию ПЛИС, подготовленную для загрузки с помощью программатора. Изображение данного раздела приведено ниже.

Рис 46 assembler report

Заключительный этап компиляции – это «TimeQuest Timing Analyzer». Данный инструмент осуществляет проверку синтезированного дизайна на соответствие заданным в проекте временным ограничениям. Например, проверка возможности работы схемы на определенной частоте. В Вашем проекте нет таких ограничений, так как схема управляется человеком непосредственно и не предполагает работы на запредельных частотах. Тем не менее, отсутствие данных ограничений Quartus считает серьезным недостатком, о чем он и сообщает пользователю сразу двумя критическими предупреждениями: «Critical Warning: Synopsys Design Constraints File file not found: ‘firstproject.sdc’. A Synopsys Design Constraints File is required by the TimeQuest Timing Analyzer to get proper timing constraints. Without it, the Compiler will not properly optimize the design.» Именно поэтому пункт «TimeQuest Timing Analyzer» в отчете о компиляции выделен красным шрифтом.

Помимо критических предупреждений Вам будет выдано и несколько (около трех) обычных предупреждений такого содержания: «Warning: No clocks defined in design.». Они также связаны с «TimeQuest Timing Analyzer». В проекте не определены параметры тактового сигнала схемы, так как схема не предполагает работу с таким сигналом. Следовательно, Вы можете смело игнорировать эти предупреждения, как и предыдущие два.

Кроме перечисленных, также будут выведены несколько уже знакомых коммерческих предупреждений.

При наличии других критических предупреждений, или даже ошибок, необходимо внимательно изучить содержание окна «Messages» и отчет о компиляции. Разделы отчета содержащие информацию об ошибках будут выделены красным шрифтом. Так же, можно повторно выполнить соответствующий этап компиляции с помощью меню Processing → Start, для того чтобы сократить число сообщений в окне «Messages» или для проверки сделанных исправлений. Пункты меню Processing → Start: Start Fitter, Start Assembler и Start TimeQuest Timing Analyzer запускают одноименные задачи процесса полной компиляции проекта.

Окно сообщений успешно откомпилированного проекта с некритичным числом предупреждений приводится на следующем рисунке.

Рис 47 successful compilation messages

После успешно выполненной компиляции проекта можно переходить к заключительному этапу: сборке схемы и загрузке синтезированной конфигурации в ПЛИС.

Сборка схемы и подключение программатора

Прежде чем подать питание на ПЛИС и загрузить в нее проект необходимо собрать спроектированную схему. Подключать что‑либо к ПЛИС «на горячую» нельзя!

Проектирование схемы было завершено в четвертой части серии статей. Для удобства эта схема приводится повторно.

Рис 48 Full_schematic numbered

Номера выводов ПЛИС указаны согласно настройкам в «Pin Planner» сделанным в пятой части серии.

После завершения сборки можно подключать программатор Altera USB Blaster. Altera/Intel рекомендует подключать программатор соблюдая следующую последовательность действий:

  1. отключить питание от платы «CTRL‑CPLD‑EPM570»;
  2. подключить программатор к USB порту включенного компьютера;
  3. соединить включенный программатор с гнездом «JTAG» платы с ПЛИС;
  4. включить питание платы с ПЛИС.

После выполнения этих действий можно загружать конфигурацию в ПЛИС.

Внимание! И при подключении программатора к плате с ПЛИС и при его отключении необходимо предварительно выключать питание платы!

При первом подключении к компьютеру программатора USB Blaster необходимо будет установить соответствующий драйвер. Все необходимые драйвера имеются в дистрибутиве Quartus. При установке Quartus они копируются в следующую директорию: «altera\13.1\quartus\drivers\usb-blaster». Имеются драйвера как для 32‑х так и для 64‑разрядных ОС Windows. Установка драйвера выполняется вручную, путем выбора директории с драйвером для автоматического поиска и установки необходимых файлов. Либо прямым указанием файла «usbblstr.inf».

Отсоединять программатор необходимо в обратной последовательности:

  1. отключить питание платы с ПЛИС;
  2. отсоединить программатор от гнезда «JTAG» платы;
  3. отключить программатор от USB порта компьютера.

Сам программатор должен быть включен при любых манипуляциях с разъемом JTAG. Такая последовательность действий обусловлена тем, что у оригинального программатора Altera USB Blaster есть проблема с питанием выходного буфера, из‑за которой он может быть выведен из строя при включении/отключении питания программатора соединенного с платой ПЛИС.

На этом работа с электрической часть проекта завершена. Можно переходить к загрузке конфигурации.

Quartus Programmer: настройка программатора

Для загрузки конфигурации используется инструмент «Programmer» среды Quartus. Этот инструмент можно вызвать с помощью меню Tools → Programmer. Либо посредством соответствующей кнопки на стандартной панели инструментов. Кнопка идет четвертой справа на панели. Она выделена на рисунке ниже.

Рис 49 Programmer button

При запуске «Programmer» откроется новое окно, вид которого приводится на следующем рисунке.

Рис 50 Programmer window

Первое, на что необходимо обратить внимание — это кнопка «Hardware Setup…» в верхнем левом углу окна «Programmer». На рисунке она обозначена цифрой 1. С ее помощью выполняется выбор программатора. Модель используемого программатора выводится в текстовом поле справа от кнопки (цифра 2 на рисунке). Сейчас там присутствует надпись «No Hardware», это означает что программатор требует настройки.

Нажмите кнопку «Hardware Setup…» чтобы открыть одноименное окно. Изображение окна приводится ниже.

Рис 51 hardware setup

Данное окно содержит две вкладки: «Hardware Settings» и «JTAG Settings».

«JTAG Settings» используется для настройки доступа к серверам JTAG. Можно как добавлять удаленные сервера, к которым присоединяются конфигурируемые ПЛИС, так и настраивать доступ к серверу JTAG запущенному на Вашем компьютере.

Quartus «Programmer» работает по клиент‑серверной модели. В ней есть сервер — это специальная служба «jtagserver», которая запускается вместе с «Programmer» и непосредственно работает с программатором. И есть клиент — «Programmer», который обеспечивает пользовательский интерфейс для выбора и загрузки конфигурации ПЛИС. Клиент и сервер могут располагаться на разных компьютерах, которые могут находиться на разных концах света. Таким образом, можно организовать удаленную работу со схемой в лаборатории собранной на базе дорогой платы разработчика (например, платы на базе Stratix III в среднем стоят более 4 000 долларов).

При локальной работе достаточно проверить статус сервера на вкладке «JTAG Settings». В списке «JTAG Servers» должен быть как минимум один сервер «Local» и «Connection Status», состояние подключения до него, «OK».

Если список серверов пуст, то скорее всего, возникла проблема с самим программатором: он перестал отвечать на запросы службы «jtagserver». В таком случае необходимо:

  1. закрыть окно «Hardware Setup»;
  2. подключить/переподключить программатор;
  3. открыть окно «Hardware Setup» и проверить наличие сервера «Local», состояние подключения к серверу (смотрите рисунок ниже).

Рис 52 JTAG Settings

Вторая вкладка — «Hardware Settings», она открывается по умолчанию. Эта вкладка используется для выбора конкретного программатора из множества доступных. Содержимое вкладки представлено на рисунке ниже.

Рис 53 programmer selected

Доступные программаторы перечисляются в блоке «Available hardware items». Устройства в этот список добавляются пользователем вручную или самой средой автоматически. Автоматическое обнаружение доступно не для всех моделей программаторов. Вручную требуется добавлять либо устаревшие модели устройств, соединяющиеся с компьютером через LPT‑порт (это ByteBlaster II и ByteBlasterMV), либо «EthernetBlaster», который работает с компьютером как удаленный JTAG сервер. USB Blaster добавляется автоматически, поэтому пользователю достаточно проверить наличие USB программатора в списке.

Выбор программатора для прошивки ПЛИС осуществляется с помощью выпадающего списка, справа от надписи «Currently selected hardware». Программатор можно выбрать из списка непосредственно, либо выполнив двойной клик левой кнопкой мыши на соответствующем элементе столбца «Hardware» в «Available hardware items». В обоих случаях значение «No Hardware» заменится названием выбранного программатора. Вид вкладки после выполнения настройки приведен на рисунке выше.

Теперь можно закрыть окно «Hardware Setup». В результате, в окне «Programmer» надпись «No Hardware», рядом с кнопкой «Hardware Setup», сменится названием выбранного программатора.

Quartus Programmer: Device Chain

Все остальные настройки производятся в основном окне «Programmer». В верхней части окна, помимо «Hardware Setup» для настройки доступны еще два параметра: «Mode» и «Enable real-time ISP to allow background programming (for MAX II and MAX V) devices».

Параметр «Mode» определяет режим загрузки конфигурации в ПЛИС. По умолчанию установлен режим JTAG, его и необходимо использовать. Так как «Passive Serial Programming» и «Active Serial Programming» не совместимы с MAX II, а «In-Socket Programming» не поддерживается USB Blaster’ом.

Второй параметр — «Enable real-time ISP to allow background programming (for MAX II and MAX V) devices» активирует загрузку новой конфигурации на лету, без отключения ПЛИС от схемы на время прошивки. Новая конфигурация, в таком случае, будет применена только после перезагрузки ПЛИС по питанию. Эта возможность сокращает время простоя устройств на базе ПЛИС серии MAX, но действительно полезна только в промышленном применении. Поэтому данный параметр можно оставить в состоянии по умолчанию — отключенным.

Рис 54 device tree and chain

Большую часть окна занимают две панели: «Device Tree» и «Device Chain». На рисунке выше они обозначены окружностями с цифрами 1 и 2 соответственно. Их отображение можно включить (выключить) с помощью меню View → Show Device Tree и View → Show Device Chain.

Часть настроек панелей установлены Quartus автоматически. В «Device Tree», в колонку «File» подставляется имя файла конфигурации, созданного во время последней компиляции. А в «Device Chain» из этого же файла подставляется модель используемой микросхемы.

Панель «Device Chain» (цифра 2) используется для наглядного представления упрощенной схемы соединения ПЛИС и программатора. На ней отображаются только линии приема и передачи данных. Эта информация может оказаться полезной в случае конфигурирования сложных схем на базе нескольких ПЛИС. Дело в том, что JTAG‑интерфейс позволяет строить цепочки из последовательно соединенных (линиями TDI — TDO) устройств. Такое подключение позволяет использовать один программатор для конфигурирования всех устройств цепочки. «Device Chain» позволяет сориентироваться в порядке соединения этих устройств.

Плата «CTRL‑CPLD‑EPM570» несет на своем борту только одну микросхему, поэтому схема «Device Chain» предельно проста и, обычно, не требует вмешательства пользователя. Если же в «Device Chain» нет ни одного устройства, то можно попробовать добавить его с помощью автоматического поиска устройств на JTAG‑интерфейсе. Автоматический поиск запускается с помощью кнопки «Auto Detect» (третья сверху), расположенной в столбце кнопок у левого края окна. Данная кнопка активна только в том случае, когда в «Hardware Setup» настроен программатор.

При выполнении автоматического поиска заодно будет проверена работа JTAG‑интерфейса в целом. Если устройства не будут обнаружены, то «Programmer» предложит запустить отладку JTAG подключения, которая позволяет пользователю вручную выполнять команды на интерфейсе. При возникновении такой проблемы необходимо проверить соединение программатора с платой «CTRL‑CPLD‑EPM570» и наличие питания на микросхеме ПЛИС (включена ли плата). После устранения проблем необходимо повторно запустить поиск устройств.

Обнаруженные устройства добавляются и на схему «Device Chain», и в список «Device Tree».

Quartus Programmer: Device Tree

В «Device Tree» настраивается сам процесс конфигурирования/программирования устройств. Эта панель оформлена в виде таблицы из двенадцати колонок: «File», «Device», «Checksum», «Usercode», «Program/Configure», «Verify», «Blank-Check», «Examine», «Security Bit», «Erase», «ISP CLAMP», «ISP File». Автоматически заполняются первые четыре колонки.

Рис 55 device tree file was added

Первое на что необходимо обратить внимание в этой таблице — это колонка «File». В ней обязательно должен быть указан файл конфигурации, синтезированной при компиляции проекта. Колонка может быть пустой в случае, если в «Device Chain» а, соответственно, и в «Device Tree» нет ни одного устройства. Тогда, необходимо добавить устройство с помощью автоматического обнаружения.

«File» будет содержать значение , если устройство было добавлено пользователем с помощью автоматического поиска или вручную. В этом случае файл необходимо добавить вручную с помощью кнопки «Change File…», которая располагается через две кнопки ниже кнопки «Auto Detect». Тоже действие можно выполнить и с помощью меню Edit → Change File…

Кнопка «Change File…» становится доступна только при выборе микросхемы ПЛИС в «Device Chain» или «Device Tree». Таким образом, для добавления файла потребуется сначала выбрать микросхему в «Device Chain», а за тем нажать на кнопку «Change File…». Порядок действий и сама кнопка обозначены на следующем рисунке.

Рис 56 device tree change file

Для добавления файла используется стандартное диалоговое окно Windows. Необходимо найти и выбрать с его помощью файл «firstproject.pof».

По умолчанию, файлы конфигурации сохраняются в папке «output_files» в основной директории проекта. Если требуемого файла там нет, то необходимо свериться с отчетом о полной компиляции проекта. Для этого потребуется закрыть окно «Programmer» и открыть раздел «Assembler» → «Generated Files» отчета компиляции в основном окне Quartus. Сам отчет о компиляции можно открыть с помощью меню Processing → Compilation Report. Если раздел «Assembler» отсутствует в отчете, то это означает что данный этап не был выполнен. Запустите полную компиляцию и добавьте полученный файл конфигурации в «Device Tree».

После добавления файла «firstproject.pof» панель «Device Tree» обретет вид аналогичный рисунку, который приведен в начале раздела. Из файла были автоматически подставлены значения в колонки «File», «Device», «Checksum» и «Usercode». А именно:

  • в File» были добавлены две новые строки: CFM и UFM;
  • наименование модели микросхемы ПЛИС в «Device» уточнено;
  • в «Checksum» было добавлено значение контрольной суммы хранящейся в файле конфигурации;
  • в «Usercode» подставлен JTAG код устройства.

CFM (Configuration Flash Memory) и UFM (User Flash Memory) это две части внутренней Flash‑памяти MAX II. CFM используется исключительно для хранения конфигурации, откуда она автоматически вычитывается при каждом включении микросхемы. UFM может быть использована для хранения пользовательских данных. Объем UFM составляет 8 Кбит.

Значение «Checksum» рассчитывается только для конфигурационных данных в pof‑файле (для всего файла вычисляется CRC). Эта информация используется для сравнения конфигурации в pof‑файле с конфигурацией загруженной в ПЛИС.

«Usercode» — JTAG‑код автоматически сгенерированный Quartus или указанный пользователем вручную в настройках проекта. Автоматически генерируемый код меняется при компиляции, после каждого редактирования цифровой схемы. Таким образом, автоматический JTAG‑код позволяет различать разные версии одной конфигурации.

Остальные столбцы определяют режимы и параметры процесса работы с конфигурацией, которые настраиваются пользователем. Большинство параметров может быть применено отдельно к CFM или UFM.

Назначение каждого параметра рассматривается ниже.

«Program/Configure» — загрузка конфигурации из pof‑файла или буфера «Programmer» в ПЛИС. Можно прошить каждый из блоков CFM и UFM внутренней памяти по отдельности или оба разом.

«Verify» — вычитывание конфигурации ПЛИС и ее сравнение (по Checksum) с конфигурацией в pof‑файле. Если обнаружены различия, то проверка завершается с ошибкой.

«Blank-Check» — проверить, записана ли в памяти ПЛИС какая‑либо конфигурация. Если в устройство загружена конфигурация, то проверка завершается с ошибкой.

«Examine» — считать конфигурацию из ПЛИС в буфер «Programmer». После, загруженную конфигурацию можно сохранить в новый pof‑файл.

«Security Bit» — защищает ПЛИС от чтения конфигурации. При попытке чтения возвращаются некорректные значения, обычно — 0xFF. По этой причине функция «Verify» также перестает работать. Сбросить защиту можно только загрузив в ПЛИС конфигурацию без использования «Security Bit» или выполнив «Erase».

«Erase» — удаление данных конфигурации с ПЛИС.

«ISP CLAMP» — фиксация состояния каждого вывода ПЛИС на высоком, низком логическом уровне или в высокоимпендансном состоянии во время ее конфигурирования. Состояние выводов можно настраивать независимо друг от друга. С помощью данного режима можно выставить на выводах ПЛИС комбинацию сигналов сигнализирующих о том что микросхема находится в состоянии перепрошивки. Полезно для устройств на базе нескольких ПЛИС.

«IPS File» (I/O Pin State файл) — это файл описывающий состояние каждого вывода ПЛИС для режима ISP CLAMP. Без его наличия использование режима ISP CLAMP невозможно.

Загрузка и сохранение конфигурации

Для выполнения каких‑либо действий с конфигурацией ПЛИС необходимо выбрать это действие в списке «Device Tree», а именно — проставить галочку в соответствующем столбце. После, в ряду кнопок у левого края окна станет доступна кнопка «Start» (первая сверху). Нажатием на данную кнопку запускается выполнение выбранного действия. Прогресс выполнения и итоговый статус можно отследить по строке прогресса в верхнем правом углу окна «Programmer» (справа от надписи «Progress:»). Сообщения, выводимые в процессе работы «Programmer», можно увидеть в основном окне Quartus на панели «Messages», вкладка «System».

Рис 57 messages blank check failed

Таким образом, для сохранения загруженной в ПЛИС конфигурации достаточно выбрать действие «Examine» в «Device Tree» и нажать кнопку «Start». Значение в поле «File» скрывается при выборе «Examine».

Рис 58 examine config CPLD

После нажатия на «Start» в строке прогресса будет выводится как, собственно, прогресс чтения конфигурации, так и его результат. При достижении 100% (Successful) в поле «File» будет подставлено имя временного файла «untitled1.pof». Для сохранения «untitled1.pof» необходимо выбрать его в списке и нажать кнопку «Save File» у левого края окна (четвертая снизу). Будет открыт стандартный диалог открытия/сохранения файла.

Вид окна «Programmer» и описанная последовательность действий обозначены на рисунке выше.

Загрузка конфигурации производится аналогично:

  1. выбрать действие — «Program/Configure»;
  2. нажать кнопку «Start»;
  3. дождаться 100% (Successful) в строке прогресса.

Не забудьте в поле «File» указать верный файл конфигурации перед прошивкой. Заменить файл на необходимый можно с помощью кнопки «Change File…».

Рис 59 program or configure

На рисунке выше видно, что в столбце «Program/Configure» поставлена только одна галочка — в строке CFM. Так как проект не содержит информации для UFM, то выбирать для прошивки эту часть памяти не обязательно.

Сам процесс прошивки в «Programmer» состоит из следующей последовательности действий: Erase, Blank-Check (если выбрано), Program/Configure и Verify. При ошибке на любой из стадий процесс будет прерван.

Лог процесса прошивки выводится в основное окно Quartus на панели «Messages», вкладка «System».

Рис 60 messages successful program

Прервать выполнение процесса чтения/записи можно и вручную, с помощью кнопки «Stop» (вторая сверху). Данная кнопка становится доступна только на время выполнения чтения/записи конфигурации.

Всего, у левого края окна «Programmer» расположено десять кнопок. Часть из них была рассмотрена выше. Ниже описывается назначение оставшихся пяти кнопок:

  • «Delete» — активна только при выборе устройства в «Device Chain» или файла в «Device Tree». Удаляет выбранное устройство и связанный с ним pof‑файл из «Programmer».
  • «Add File…» — активна всегда. Используется для добавления pof‑файла в «Device Tree». В «Device Chain» будет автоматически добавлено соответствующее устройство. При добавлении нового файла существующие файлы не удаляются из списка «Device Tree».
  • «Add Device…» — активна всегда. Используется для ручного добавления устройств в «Device Chain». При нажатии на кнопку открывается диалоговое окно, в котором можно выбрать одну или несколько микросхем по их маркировке.
  • «Up» и «Down» — активны только тогда, когда в «Programmer» добавлено несколько микросхем ПЛИС. Используются для изменения порядка устройств в цепочке JTAG.

Все кнопки продублированы одноименными пунктами в меню «Edit» главного меню окна «Programmer».

Настройки «Device Tree» и «Device Chain» можно сохранить в общем файле с расширением cdf, который располагается в «output_files» в основной директории проекта. В проекте firstproject этот файл называется «firstproject.cdf». Относительный путь до него выводится в квадратных скобках в шапке окна «Programmer». Настройки сохраняются с помощью меню File → Save или File → «Save as». Также, «Programmer» будет предлагать сохранить файл cdf при попытке закрыть его окно, в случае если в настройки были внесены изменения.

Заключение

На этом изучение Quartus «Programmer» завершено. Осталось лишь подключить программатор к плате «CTRL‑CPLD‑EPM570». Включить саму плату. Настроить «Programmer» и загрузить конфигурацию в ПЛИС. При этом конфигурация счетчика в микросхеме будет заменена конфигурацией Вашего проекта и схема из трех независимых логических элементов готова к работе.

В результате получится устройство аналогичное изображенному на фотографии. Теперь можно опробовать работу каждого логического элемента на практике.

Рис 61 the device completed

Пришло время подвести итоги.

В шестой части серии статей о Quartus был разобран процесс полной компиляции проекта, подключение и настройка USB Blaster. Большая часть статьи посвящена настройке Quartus «Programmer».

Сама серия на этом завершается. В статьях были затронуты основы цифровой схемотехники. Рассмотрены ключевые функции ПО Quartus. Инструмента, которым пользуются и профессионалы. Поздравляю всех дошедших до финала!

Полученные знания можно использовать для освоения проектирования цифровых схем. Начать, лучше всего, с комбинационных схем и основ математической логики. Так как комбинационные схемы строятся из базовых логических элементов. После, можно перейти к схемам с памятью — последовательным схемам. Последовательные схемы это цифровые схемы объединяющие комбинационные схемы и ячейки памяти — триггеры. Последовательные и комбинационные схемы являются фундаментом для проектирования более сложных цифровых схем: сумматоров, схем сдвига, конвейеров и т. п. А обзаведясь таким багажом знаний Вы сможете проектировать специализированные микросхемы прямо у себя дома! Первый шаг сделан.

ПЛИС Altera. Часть 4: доработка схемы и плата CTRL-CPLD-EPM570

Это четвертая часть цикла посвященная программируемой логике и среде разработки Quartus II компании Intel ( Altera).

Ссылки на предыдущие части:

В первой части рассказывалось о загрузке и установке Quartus II Web Edition 13.1 , создании пустого проекта с помощью мастера.

Во второй части рассматривалось проектирование цифровой схемы, определялась последовательность шагов для создания конфигурации ПЛИС.

В третьей части описывался процесс компиляции проекта и работа с окном сообщений, выводимых при компиляции. Там же выполнялась настройка главного модуля проекта.

Четвертая часть целиком посвящена электрической части проекта: плате CTRL-CPLD-EPM570 и пробной схеме с кнопками и светодиодами.

После успешной компиляции проекта можно было бы перейти к настройке выводов ПЛИС. Привязке входов и выходов спроектированной схемы к конкретным ножкам микросхемы ПЛИС . Но прежде чем приступить к настройке выводов , необходимо определиться с тем какие выводы и как будут использоваться. Спланировать электрические соединения с микросхемой. Для этого потребуется детально проработать принципиальную схему своего устройства.

Но и проработав принципиальную схему будет не правильным сразу садиться и собирать устройство , в основе которо го лежит неизвестная плата. Только после изучения платы и знакомства с перечнем имеющихся на ней устройств можно будет переходить к осмысленному выбору контактов микросхемы ПЛИС для использования в своей схеме.

Доработка принципиальной схемы устройства

Как Вы возможно помните, целью этой серии статей является создание простого устройства состоящего из трех логических примитивов: «И», «ИЛИ» и «НЕ». Вся логика реализуется средствами ПЛИС. А для управления этой логикой, и для отслеживания состояния схемы предполагается использование набора из пяти кнопок и трех светодиодов. Перед проектированием в Quartus логической части схемы был создан набросок будущего устройства. Этот набросок прив о д ится ниже.

В чем недостатки этой схемы?

Во первых, не рекомендуется подключать светодиоды напрямую к источнику питания. Светодиод это полупроводниковый прибор. А сопротивление полупроводника сильно зависит от температуры окружающей среды.

С ветодиод, как и другие электроприборы, выделяет тепло при своей работе. Это тепло нагревает его и сопротивление светодиода падает. Но чем меньше сопротивление диода тем больше тока через него может пройти. В свою очередь, чем больше значение тока текущего через диод, тем больше тепла на нем выдел яе тся. Получается замкнутый круг, к оторый приводит к более или менее быстрому перегоранию светодиода. Чтобы избежать столь печального развития событий необходимо использовать резистор. Этот резистор включается последовательно со светодиодом и ограничивает текущий через него ток. Р езистор так и называется — токоограничительный. Следовательно, на схему необходимо добавить резисторы, включая их в разрыв между выходом ПЛИС и выводом соответствующего светодиода.

В схеме будут использованы светодиоды красного свечения, которые начинают проводить ток при напряжении около 2 В. Вывод ПЛИС может выдавать напряжение до 3,3 В, с силой тока до 16 мА. Т ок в 16 мА является вполне безопасным для светодиода, а вот напряжение в 3,3 В слишком велико. Нужен резистор, который при токе в 16 мА будет пропускать только 2 В. То есть на нем должны будут оставаться лишние 1,3 В. Используя закон Ома для напряжения 1,3 В и тока 0,016 А определяем, что необходим резистор с сопротивлением не менее 8 2 Ом. Можно использовать резистор и большего сопротивления, но при увеличении сопротивления, например, в 8 раз, ток через него (а значит и яркость свечения диода) уменьшится так же в 8 раз. Поэтому использовать резистор с сопротивлением более 6 56 Ом не стоит.

В о вторых, внимательно посмотрите н а левую часть схемы. Слева ко входам логических элементов подключены кнопки. Эти кнопки, с другой своей стороны, присоединены к питанию схемы – VCC . Из схемы хорошо видно, что при замыкании любой из кнопок на соответствующий вход ПЛИС будет подано напряжение VCC. Насколько большим может быть это напряжение? Из документации на микросхемы серии M ax II следует, что максимальное напряжение на входе не должно превышать 4 В. А так как напряжение питания M ax II , в свою очередь, не может быть больше 3,3 В, то можно использовать его же и для управления входами схемы. VCC = 3 ,3 В.

Но каким будет напряжение на входе ПЛИС когда кнопка не нажата? Ответ — любым! Входы микросхем обладают очень большим сопротивлением, порядка миллиона Ом. И M ax II не исключение. Поэтому даже самые маленькие токи, возникающие от наводок на металл ее выводов, будут создавать на этих выводах напряжения близкие или многократно превышающие 3, 3 В. 50 Гц переменного тока в розетке. Атмосферное электричество. Статический заряд на Ваших пальцах. Все это может вызывать ложные срабатывания схемы, или даже вывести ее из строя. Поэтому вход микросхемы всегда должен быть соединен или с плюсом или с минусом ее питания. Но если входы соединить с плюсом питания, то тогда Вы не сможете ими управлять. Ведь кнопки как раз соединяют входы с плюсом питания. А если входы схемы соединить с минусом питания, то при нажатии на кнопку получится короткое замыкание! Нужны еще резисторы .

К аждый вход н еобходимо соединить с минусом питания через резистор. Номинал резистора не должен быть слишком маленьким, чтобы при нажатии на кнопку весь ток не ушел через него на минус питания. Но и не слишком большим, чтобы токи наводок могли свободно уходить через него на минус питания. Общей рекомендацией является применение резисторов номиналом от 10 до 47 кОм.

Таким образом, законченная схема обретает следующий вид. Смотрите рисунок ниже.

Рис 32 Full_schematic

Работа над принципиальной схемой завершена. Теперь пришло время ознакомиться с ее центральным элементом: платой CTRL-CPLD-EPM570.

Плата CTRL-CPLD-EPM570

Плата CTRL‑CPLD‑EPM570 имеет почти квадратную форму, с размерами 71х72 мм. Ее внешний вид представлен на следующей фотографии.

Рис 33 board ctrl-cpld-ep570

П лата питается напряжением 5 В от разъема в ее левом верхнем углу. Разъем обозначен цифрой 1 на фотографии. Полярность на разъеме следующая: – –(о– + То есть плюсовой контакт находится в центре разъема.

Входное напряжение 5 В поступает на микросхему стабилизатора U2, который преобразует их в 3,3 В . Стабилизатор обозначен на фотографии цифрой 2 . Микросхема стабилизатора относится к 1117 серии. Максимальный ток, который она может отдать, не превышает 800 мА. Напряжение 3,3 В используется для питания ПЛИС.

Напряжение 3,3 В так же выведено на блок контактов P4, который расположен непосредственно под стабилизатором. Этот блок обозначен на фотографии цифрой 3 . Его можно использовать для питания схем подключаемых к ПЛИС. В ходное напряжение 5 В, как и общий минус питания, выведены на P4 . Все контакты блока подписаны, что позволяет легко определить их назначение.

Справа от разъема питания располагается кнопка с фиксацией. Она обозначена цифрой 4 . Эта кнопка управляет питанием платы. В отжатом положении она отключает питание. Рядом с кнопк ой находится светодиод D1 ( цифра 5 на фотографии), который используется как индикатор питания.

В центре платы располагается сама микросхема ПЛИС: ч ип Altera Max II модели epm570t100c5n.

Большая часть ножек ПЛИС выведена на контактные группы P1 и P2. P1 и P2 располагаются по левому и правому краям платы соответственно. Именно к ним необходимо подключать схему, которой должна управлять ПЛИС. Все контакты на P1 и P2 подписаны номерами соответствующих ножек ПЛИС. Но не все из них доступны для пользователя. Контакты по краям P1 и P2: 88, 90, 37 и 39 заняты установленными на них перемычками. Перемычки обозначены на фотографии цифрой 6. С их помощью на соответствующие выводы ПЛИС подается необходимое для работы питание – 3,3 В. По утверждению производителя их ни в коем случае нельзя их удалять. Но фактически, в этой версии платы перемычки продублированы дорожками на плате.

Еще пять контактов P1 и P2 подключены параллельно с установленными на плате устройствами.

Вывод 44 на P2 включен параллельно с кнопкой RESET и RC‑ цепочкой R11-C13 . Кнопка расположена у нижнего края платы, она обозначена цифрой 7. Непосредственно под кнопкой располагается RC‑ цепочка.

Выводы 43, 42, 41, 40 соединены со светодиодами красного свечения 1, 2, 3 и 4 соответственно. Группа светодиодов располагается справа от кнопки RESET и обозначена цифрой 8 на фотографии. Их токоограничительные резисторы R7‑R10 расположены непосредственно под светодиодами.

Часть контактов ПЛИС вообще не выведена на P1 и P2. Это контакты для подключения тактовых генераторов и программатора.

12 контакт ПЛИС соединен с установленным на плате генератором тактовой частоты X1 на 50 МГц. Тактовый генератор расположен в верхней части платы, под кнопкой включения питания. На фотографии он обозначен цифрой 9.

14 контакт выведен к посадочному месту для второго тактового генератора X2. Это п осадочное место расположено с нижней стороны платы. Сам генератор не установлен.

Контакты 62 и 64 выведены на отдельную контактную группу P3. P3 расположена справа от микросхемы ПЛИС, она обозначена цифрой 10 на фотографии. Контакт P3 CLK 2 – это вывод 62, а P3 CLK3 – вывод 64. Группу P3 предполагается использовать для подключения внешних генераторов тактовой частоты.

Для подключения программатора предназначен разъем JTAG в левой нижней части платы. На фотографии на обозначен цифрой 11. На этот разъем выведено четыре ножки микросхемы ПЛИС: 22, 23, 24 и 25.

Таким образом, часть выводов, занятых устройствами платы, недоступны для использования каким‑либо способом кроме определенного разработчиками платы CTRL‑CPLD‑EPM570. Это вывод 12 соединенный с тактовым генератором X1. И выводы 22, 23, 24 и 25 – разъем JTAG. А вывод 14 не получится использовать без пайки. Что не так уж и много, учитывая общее число выводов микросхемы.

Так как на плате установлено четыре светодиода, возникает вопрос: возможно ли применить их в нашей схеме? Для того чтобы ответить на него необходимо рассмотреть схему включения этих светодиодов.

Рис 34 LEDs ctrl-cpld-ep570

На схеме видно, что диоды подключены к плюсу питания. И это меняет логику управления ими, так как светодиод будет загораться при подаче логического нуля на соответствующий выход ПЛИС. И наоборот — логическая единица будет выключать диод. Такая логика управления, когда высокий логический уровень является запрещающим, а низкий — разрешающим, называется инверсной. Ранее спроектированная схема ориентирована на работу с прямой логикой. Получается, что для работы со светодиодами на плате потребуется изменить созданную в Quartus схему. Усложнить ее, добавив инверсию. Поэтому от использования предустановленных светодиодов придется отказаться. Использовать контакты включенные параллельно со светодиодами тоже не получится, так как они постоянно соединены с плюсом питания через диоды. Поэтому контакты 40, 41, 42 и 43 исключаются из списка подходящих для реализации Вашей схемы.

От использование контакта, к которому подключена кнопка RESET, тоже придется отказаться. Так как он соединяется с RC‑ цепочкой R11-C13, где R11 присоединен к питанию платы. Опять инверсная логика.

После знакомства с платой можно прийти к выводу, что ни одно из установленных на ней дополнительных устройств не годится для использования в спроектированной схеме. Поэтому, выводы 90, 88, 64, 62, 43, 42, 41, 40, 39, 37, 25, 24, 23, 22, 14, 12, задействованные для подключения кнопки RESET, блока светодиодов, тактовых генераторов, питания ПЛИС и программатора, не будут использоваться в проекте.

Важно знать, что платы CTRL‑CPLD‑EPM570 идут с предварительно загруженной демонстрационной конфигурацией — четырехбитный счетчик. Эта схема тактируется генератором X1 и использует четыре предустановленных светодиода LED1-LED4. Помните об этом когда будете подключать свои схемы.

После изучения возможностей платы CTRL‑CPLD‑EPM570 и детальной проработки принципиальной схемы задуманного устройства можно переходить к настройке выводов ПЛИС в Quartus. Для настройки выводов используется инструмент «Pin Planner». Работа с этим инструментом будет описана в следующей части цикла статей. А четвертая часть на этом завершается.

Как поставить плис altera вместо плис 5576хс4т

khokku.ru

ПЛИС (программируемые логические интегральные схемы) являются важной частью многих электронных систем. Они используются для решения сложных задач, таких как обработка сигналов, сжатие данных, реализация алгоритмов и многое другое. Однако, с течением времени, некоторые модели ПЛИС могут устареть и потребовать замены.

Если у вас есть ПЛИС модели 5576хС4Т и вы думаете о замене, можете рассмотреть возможность применения ПЛИС Altera. ПЛИС Altera предлагают различные преимущества, такие как высокая производительность, низкое энергопотребление и широкий выбор встроенного программного обеспечения и инструментов разработки.

В этом пошаговом руководстве мы рассмотрим, как заменить ПЛИС 5576хС4Т на ПЛИС Altera. Мы покажем вам основные шаги, которые необходимо выполнить для успешной замены, включая выбор аналогичной модели, подготовку проекта и программирование новой ПЛИС.

Замена ПЛИС может быть сложным процессом, но с нашим пошаговым руководством вы сможете справиться с задачей. Начнем!

Подготовка к замене плис 5576хс4т

Замена программной логики на ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема) может потребоваться по разным причинам — от устаревания компонента до необходимости улучшить функциональность или производительность системы. В данной статье рассмотрим процесс замены ПЛИС 5576хс4т на ПЛИС Altera.

Прежде чем начать замену, необходимо провести анализ текущей системы и определить требования к новой ПЛИС. Обратите внимание на следующие аспекты:

  • Функциональность текущей системы
  • Периферийные устройства, используемые в системе

На основе анализа можно определить, какие функции новая ПЛИС должна поддерживать и какие внешние интерфейсы она должна иметь.

После определения требований можно приступить к выбору новой ПЛИС. Altera предлагает широкий спектр ПЛИС различных серий с разными характеристиками. При выборе обращайте внимание на следующие критерии:

  • Логическая емкость ПЛИС (количество ячеек памяти)
  • Частота работы ПЛИС
  • Наличие необходимых внешних интерфейсов

Выбранная ПЛИС должна быть совместима с основной системой и удовлетворять требованиям, определенным на предыдущем этапе.

После выбора ПЛИС необходимо разработать новую систему, учитывая требования и особенности выбранной ПЛИС. Этот этап может включать следующие шаги:

  • Разработка схемы новой системы
  • Программирование новой ПЛИС
  • Тестирование и отладка новой системы
  • Интеграция новой системы в основную систему

Перед снятием и заменой ПЛИС необходимо выполнить следующие действия:

  • Снять питание и разъединить все кабели и провода, соединенные с текущей ПЛИС
  • Произвести размещение и монтаж новой ПЛИС согласно рекомендациям производителя
  • Подключить кабели и провода к новой ПЛИС

После замены ПЛИС необходимо провести тестирование и отладку новой системы. Проверьте работу всех функций и внешних интерфейсов системы.

В завершение, рекомендуется документировать процесс замены для облегчения поддержки и возможных будущих изменений в системе. Выполнение всех перечисленных шагов позволит успешно заменить ПЛИС 5576хс4т на ПЛИС Altera и обеспечить работоспособность системы.

Анализ функций и требований

Перед тем как приступить к замене ПЛИС 5576ХС4Т на ПЛИС Altera, необходимо провести анализ функций и требований устройства. Определить, какие функции и задачи выполняет текущая ПЛИС и какие требования нужно учитывать при замене.

  1. Анализ функций:
    • Идентификация задач, которые выполняет ПЛИС 5576ХС4Т. Это может быть обработка сигналов, реализация алгоритмов, управление внешними устройствами и т.д.
    • Определение важности каждой функции. Какие функции являются критическими для работы всего устройства, а какие — дополнительными или не так важными.
    • Определение возможных изменений в функциях. Некоторые функции могут быть изменены или улучшены при замене ПЛИС.
  2. Анализ требований:
    • Определение требований к производительности. Какие характеристики производительности должна обеспечивать новая ПЛИС.
    • Определение требований к интерфейсам. Необходимо учитывать, какие интерфейсы используются текущей ПЛИС и какие требования предъявляются к новым интерфейсам.
    • Определение требований к потребляемой мощности. Если потребляемая мощность является критическим фактором, необходимо учитывать это при выборе новой ПЛИС.
    • Определение требований к разработке и поддержке. Какие требования предъявляются к процессу разработки нового устройства и его последующей поддержке.
  3. Сравнение существующей ПЛИС и ПЛИС Altera:

После проведения анализа функций и требований необходимо сравнить текущую ПЛИС и ПЛИС Altera, чтобы определить, насколько новая ПЛИС может удовлетворить требованиям и выполнять функции текущего устройства.

  • Оценить возможности ПЛИС Altera по реализации функций, необходимых для работы устройства.
  • Сравнить производительность, интерфейсы и потребляемую мощность текущей ПЛИС и ПЛИС Altera.
  • Определить стоимость новой ПЛИС и возможные затраты на перенастройку устройства.

Проведение анализа функций и требований позволит определить, насколько эффективно можно заменить ПЛИС 5576ХС4Т на ПЛИС Altera и какие изменения и доработки могут потребоваться. Этот этап является важным для успешной замены ПЛИС и обеспечения надлежащей работоспособности устройства.

Поиск аналогичной модели плис от altera

Если вы хотите заменить плис модель 5576хс4т на плис от altera, вам потребуется выполнить поиск аналогичной модели плис от этого производителя. Для этого можно использовать следующие шаги:

  1. Определите требования к плис: прежде чем искать аналогичную модель плис, необходимо определить свои требования к ней. Учтите такие факторы, как число логических элементов, объем памяти, быстродействие и другие характеристики, которые соответствуют вашим потребностям.
  2. Изучите документацию altera: ознакомьтесь с официальными ресурсами altera, где представлена информация о доступных моделях плис. Изучите техническую спецификацию каждой модели и сравните их характеристики с вашими требованиями.
  3. Соотнесите модели altera с моделью 5576хс4т: после изучения документации altera найдите модели, которые соответствуют вашим требованиям. Сравните их характеристики с моделью 5576хс4т и определите, какая из них наиболее подходит для вашего проекта.
  4. Получите дополнительную информацию: для каждой потенциальной модели от altera обратитесь к дополнительным источникам информации, таким как форумы и сообщества, где обсуждаются практические аспекты использования этих плис. Это позволит получить более объективное представление о преимуществах и ограничениях каждой модели.
  5. Сделайте выбор: на основе проведенного исследования выберите модель плис от altera, которая наилучшим образом удовлетворяет вашим требованиям. Обратите внимание на стоимость, доступность и поддержку со стороны производителя.

После выполнения этих шагов вы сможете найти аналогичную модель плис от altera и заменить плис модель 5576хс4т в вашем проекте. Помните, что перед заменой плис важно убедиться в совместимости с другими компонентами вашей системы и выполнить все необходимые доработки.

Изучение документации altera

Документация Altera – это важный источник информации для разработчиков, работающих с платформой Altera. Изучение документации поможет вам с пониманием основных концепций и возможностей Altera, а также даст вам руководство по шагам для выполнения различных задач.

Вот несколько советов и ресурсов, которые помогут вам эффективно изучить документацию Altera:

  1. Официальный веб-сайт Altera: Начните с посещения официального веб-сайта Altera, где вы найдете полезную документацию, руководства и примеры кода.
  2. Руководства пользователя: Altera предоставляет различные руководства пользователя для каждого из своих продуктов. Эти руководства содержат детальные инструкции по установке и настройке платформы, а также по выполнению различных задач.
  3. Примеры проектов: Altera предлагает множество примеров проектов, которые позволяют вам изучить различные аспекты работы с платформой. Изучение и анализ этих примеров может помочь вам освоить основные концепции и методики программирования на платформе Altera.
  4. Форумы и сообщества: Присоединяйтесь к форумам и сообществам Altera, где вы сможете общаться с другими разработчиками, задавать вопросы и делиться своим опытом. Это отличный способ узнать о свежих новостях, различных решениях и советах по использованию платформы Altera.
  5. Онлайн-курсы: Altera предлагает множество онлайн-курсов, которые позволяют изучать платформу Altera в интерактивном формате. Эти курсы предлагают детальные материалы, видеоуроки и практические упражнения, чтобы помочь вам освоить основы и продвинутые темы в работе с Altera.

Изучение документации Altera является важным шагом в освоении платформы и достижении успеха в вашем проекте. Будьте настойчивы и тщательно изучайте материалы, чтобы быть уверенными в своих навыках и иметь возможность создавать высококачественные проекты на платформе Altera.

Порядок замены плис 5576хс4т

Замена плис 5576хс4т на плис Altera может потребоваться по разным причинам, таким как устаревшие технологии, недостаток функциональности или желание использовать более современные компоненты.

  1. Анализ существующей плис 5576хс4т. В первую очередь, необходимо провести анализ функциональности и особенностей текущей плис 5576хс4т. Это позволит понять, какие элементы и функции должны быть сохранены в новой плис Altera.
  2. Выбор плис Altera. Следующим шагом является выбор подходящей плис Altera, которая обладает необходимыми характеристиками и функциональностью. При выборе стоит обратить внимание на такие параметры, как количество логических элементов, количество входов/выходов, частота работы и особенности конфигурации.
  3. Функциональный перенос существующих модулей. После выбора плис Altera необходимо перенести функциональность существующих модулей на новую плис. Это может потребовать изменения кода и переконфигурации новой плис. Важно проверить совместимость интерфейсов и обеспечить правильную работу всей системы.
  4. Тестирование и отладка. После переноса функциональности на новую плис необходимо провести тестирование и отладку системы. Важно убедиться, что все модули работают корректно, а функциональность системы соответствует требованиям.
  5. Замена плис. После успешного тестирования и отладки можно приступить к замене плис в реальной системе. Необходимо аккуратно заменить плис 5576хс4т на новую плис Altera, обеспечив правильное подключение и конфигурацию.
  6. Повторное тестирование и отладка. После замены плис необходимо повторно протестировать и отладить систему, чтобы убедиться, что все работает верно и без сбоев.

Следуя данному порядку, можно успешно заменить плис 5576хс4т на плис Altera, обеспечив сохранение функциональности системы и обновление компонентов до современных стандартов технологий.

Подготовка рабочего места и инструментов

Перед тем как приступить к замене ПЛИС 5576хс4т на ПЛИС Altera, следует подготовить свое рабочее место и необходимые инструменты. Это поможет вам провести работу более эффективно и безопасно.

  1. Установите компьютер и подготовьте его к работе. Убедитесь, что вы имеете необходимые программные средства для работы с ПЛИС Altera.
  2. Подготовьте рабочий стол или столешницу, на котором будете производить замену. Очистите его от посторонних предметов и зачистите поверхность.
  3. Убедитесь, что у вас есть все необходимые инструменты. К ним могут относиться отвертки, пинцет, паяльная станция, лупа и другие инструменты, которые понадобятся в процессе работы.
  4. Проверьте наличие необходимых компонентов для замены. Убедитесь, что у вас есть не только ПЛИС Altera, но и все соответствующие кабели и разъемы.

Это лишь базовые шаги, которые помогут вам подготовиться к замене ПЛИС 5576хс4т на ПЛИС Altera. Рекомендуется ознакомиться с инструкциями пользователя и другими руководствами, чтобы убедиться, что вы выполняете все этапы работы правильно.

Не забывайте о безопасности! Работа с электронными компонентами может быть опасной, поэтому используйте электростатические средства защиты и следуйте инструкциям производителя.

Вопрос-ответ

Какие основные преимущества у плис Altera по сравнению с плис 5576хс4т?

Плис Altera имеет ряд преимуществ перед плис 5576хс4т. Она обладает более высокой производительностью, большей емкостью памяти, более широким набором функциональных блоков и лучшей интеграцией с другими компонентами системы. Кроме того, Altera позволяет более гибко настроить архитектуру и оптимизировать работу устройства.

Можно ли заменить плис 5576хс4т на плис Altera без особых трудностей?

Замена плис 5576хс4т на плис Altera может быть сопряжена с определенными сложностями. Во-первых, необходимо учесть различия в архитектуре и функциональности двух плис. Во-вторых, требуется адаптировать существующий программный код и настройки под новую плис Altera. В-третьих, может потребоваться перекомпоновка печатной платы и изменение схемы подключения. Поэтому рекомендуется изучить руководство по замене плис и обратиться к специалистам для консультации и помощи в процессе замены.

Как выбрать подходящую модель плис Altera для замены 5576хс4т?

Выбор подходящей модели плис Altera зависит от ряда факторов, таких как требования к производительности, емкости памяти, доступных функциональных блоков и совместимости с остальными компонентами системы. Рекомендуется изучить спецификации и техническую документацию различных моделей плис Altera, сравнить их характеристики с требованиями к заменяемой плис 5576хс4т и выбрать наиболее оптимальную модель.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *