Материал: MU_po_vypolneniyu_KP
Министерство образования и науки РФ
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»
Проектирование цифровых узлов
Методические указания к курсовому проектированию
Санкт-Петербург Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ»
2011
1
УДК 00000000
Проектирование цифровых узлов: Методические указания к курсовому проектированию / Сост.: Р.И. Грушвицкий, Е.П. Угрюмов. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2011. 00 с.
Содержат рекомендации по разработке специализированного цифрового узла и набор заданий на курсовое проектирование. Разработка узла на элементной базе ПЛИС предполагает рассмотрение возможных вариантов его реализации, моделирование работы вариантов и анализ их свойств средствами пакета Quartus II, выбор наилучшего варианта по заданному критерию качества и оформление для него технической документации. Предназначены для студентов по направлению подготовки 230100.62 "Информатика и вычислительная техника", профиль "ЭВМ, комплексы, системы и сети".
Утверждено редакционно-издательским советом университета
в качестве методических указаний
© СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2011
2
Разработка специализированного цифрового узла (устройства), выполняемая в рамках курсового проекта, имеет целью:
•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 ТЗ 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.
1. Состав и порядок выполнения курсового проекта
Содержание работ при курсовом проектировании иллюстрируется рис.1.
Генерация Ознакомительвариантов, ная работа
творческий этап
|
Вар 1 |
|
база |
Зада- |
Элементная |
|
|
ния |
|
|
Вар N |
Автоматизированное проектирование ГОСТы, ЕСКД
Графический ввод и моделирование
Графический ввод и моделирование
Критерии |
|
|
качества узла |
|
|
Оценка результатов и выбор победителя |
Разработка схемы управления узлом |
Окончательная схема, техническая документация, заключение |
Рис.1.
3
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;
•Выбор наилучшего варианта узла с учетом заданного критерия качества;
•Разработку принципиальной электрической схемы типового элемента
замены (ТЭЗа), содержащего спроектированный узел и вспомогательные схемы.
Курсовой проект состоит из принципиальной электрической схемы, разработанной для заданного варианта проектируемого узла, и пояснительной записки.
Материал пояснительной записки рекомендуется располагать в следующем порядке:
1.Задание на проектирование узла.
2.Описание предлагаемых вариантов реализации узла. Варианты следует рассматривать на уровне укрупненных функциональных схем. Их число N в зависимости от задания равно 2…3.
3.Описание основных элементов библиотеки САПР Quartus II и стандартных микросхем, необходимых для реализации вариантов узла. В пояснительной записке следует дать описание применяемых микросхем, указать назначение их выводов. Не следует перегружать этот раздел проекта. Его объем не должен превышать 3…4 страниц.
4.Описание процесса синтеза и моделирования работы предложенных вариантов средствами САПР Quartus II при графическом вводе проектов и полученных при этом результатов.
5.Определение предельной допустимой частоты генератора тактовых импульсов (ГТИ).
6.Разработка интерфейса сопряжения схемы узла с процессорной систе-
мой, для которой проектируемый узел является внешним устройством.
4
Устройство, содержащее интерфейс вместе с проектируемым узлом, размещается в ПЛИС.
7.Подробное описание функционирования узла с использованием необходимых временных диаграмм.
8.Полная принципиальная электрическая схема типового элемента замены с учетом реализации узла на выбранной ПЛИС, разработки генератора тактовых импульсов, разводки цепей питания, фильтрации напряжений питания и т.д.
9.Краткое заключение по проделанной работе.
10.Список использованной литературы, оформленный согласно требованиям стандарта.
Техническая документация, относящаяся к проекту, оформляется в соответствии с требованиями ГОСТов.
2. Рекомендации по выполнению основных этапов проектирования узла
2.1. Задание на проектирование узла.
В пояснительной записке приводится полный текст задания, выдаваемого студенту на первом практическом занятии по курсовому проектированию.
2.2. Сравнительный анализ предлагаемых вариантов реализации узла.
Рассмотрение возможных вариантов реализации узла является этапом работы, имеющим творческий изобретательский характер. Выполнение этого этапа требует знания предмета, технической эрудиции и инженерной интуиции разработчика. Преимущественно эвристический подход к поиску вариантов решения задачи объясняется тем, что формальный синтез устройства в целом даже при его теоретической возможности имел бы огромную трудоемкость.
Обычно при поиске вариантов построения узла используют известные из предыдущего опыта разработчиков решения (подсхемы) с их сочетаниями и модификациями применительно к поставленной задаче. В то же время формальные методы синтеза могут и должны быть применены при проектировании отдельных локальных частей устройства.
На этапе рассмотрения вариантов решения задачи важно продемонстрировать принципы их работы, не загромождая изложение второстепенными деталями, т. к. для этого этапа важно показать принципиальную работоспособ-
5