Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»

Кафедра ВТ

Курсовой проект

по дисциплине «Узлы и устройства вычислительной техники»

Тема: Проектирование цифровых узлов на микросхемах программируемой логики

Студент гр. 6306		Мезенцев П.А.
Преподаватель		Бондаренко П.Н.

Санкт-Петербург

2019

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект

Студент Мезенцев П.А.
Группа 6306
Тема проекта: Проектирование цифровых узлов на микросхемах программируемой логики
Исходные данные: разработать принципиальную электрическую схему генератора импульсов, формирующего на выходах 1, 2, 3, 4 сигналы, изображенные на временных диаграммах (рисунок 1). Временные интервалы на диаграммах заданы в микросекундах. Критерий выбора наилучшего варианта — минимум аппаратных затрат.
Содержание пояснительной записки: Введение, Разработка вариантов реализации узла, Синтез и моделирование в Quartus II, Разработка интерфейса сопряжения с процессорной системой, Описание функционирования узла, Заключение, Список использованных источников.
Предполагаемый объем пояснительной записки: Не менее 20 страниц.
Дата выдачи задания: 19.04.2019
Дата сдачи реферата: 25.06.2019
Дата защиты реферата: 25.06.2019
Студент		Мезенцев П.А.
Преподаватель		Бондаренко П.Н.

Аннотация

В курсовом проекте выполнена разработка генератора импульсов, формирующего на выходах 1 – 4 сигналы, соответствующие заданным временным диаграммам. Генератор построен на основе ПЛИС Cyclone II фирмы Altera. Были разработаны две реализации заданного узла – на основе распределителя тактовых сигналов и на основе счетчика Джонсона. В ходе сравнения двух вариантов реализации был выбран вариант на основе счетчика Джонсона, поскольку его реализация требует меньших аппаратных затрат. После этого был спроектирован узел управления устройства процессором и генератор тактовых импульсов

Summary

In this course project we built a pulse generator which forms four different signals on outputs 1 – 4. Generator is based on Altera Cyclone II FPGA. At first, we created two implementations: one is based on a clock distributor and another is based on Johnson counter. Comparing two of these implementations we have chosen the second one, because it needs less hardware. After that we designed control node and a clock generator.

Содержание

Y

ВВЕДЕНИЕ 5

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ 6

1. РАЗРАБОТКА ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ УЗЛА 7

1.1. Первый вариант реализации 7

1.2 Второй вариант реализации 8

1.3. Основные элементы необходимые для реализации 10

2. СИНТЕЗ И МОДЕЛИРОВАНИЕ В QUARTUS II 12

2.1. Моделирование работы первого варианта реализации 12

2.2. Моделирование работы второго варианта реализации 12

2.3. Выбор варианта реализации 13

3. РАЗРАБОТКА ИНТЕРФЕЙСА СОПРЯЖЕНИЯ С ПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМОЙ 15

3.1. Принцип взаимодействия устройства с процессором 15

3.2. Проектирование узла сопряжения в САПР Quartus II 15

4. ОПИСАНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ УЗЛА 17

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 18

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 19

ПРИЛОЖЕНИЕ А 20

Введение

Данная курсовая работа имеет следующие цели:

• научить студента ориентироваться в разнообразии возможностей цифровой техники при проектировании специализированных устройств и эффективно применять современную элементную базу;

• показать многовариантность решений при синтезе цифровых узлов и устройств, научить выбирать вариант их реализации, отвечающий требованиям технического задания и наилучший по заданным критериям качества;

• научить студента пользоваться возможностями современных САПР при проектировании устройств на базе микросхем программируемой логики;

• научить студента технически грамотно описывать функционирование разрабатываемых узлов и устройств и правильно оформлять техническую документацию.

Выполнение задания на курсовой проект предполагает:

• Разработку функциональной схемы проектируемого узла в нескольких вариантах;

• Разработку функциональной схемы интерфейса узла с ведущей микропроцессорной системой;

• Ввод принципиальной электрической схемы узла с интерфейсным блоком для реализации в ПЛИС с помощью САПР;

• Компиляцию полученного проекта;

• Тестирование разработанного узла в рамках САПР;

• Повторение предыдущих пунктов с целью определения характеристик разных вариантов. Тестируются и оцениваются схемы целиком;

• Выбор наилучшего варианта узла с учетом заданного критерия качества;

• Разработку принципиальной электрической схемы типового элемента замены (ТЭЗа), содержащего спроектированный узел и вспомогательные схемы [1].