基于lpm_rom的八选一波形发生器.doc

1、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 -

2、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 mi

3、f 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

4、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，28 = 256。所以地址线宽度为 8，说明可寻址 深度是 28 = 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

5、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_ro m_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）、

6、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。 Step

7、7 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_sel20（这个是总线，3 跟，器选择作用）。一个输出是 output70。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

8、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

9、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

10、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。