МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»

ВИВЧЕННЯ ОСНОВНИХ ПРИНЦИПІВ РОБОТИ В
СЕРЕДОВИЩІ СИСТЕМНОГО РЕЛ\ДАКТОРА
САПР ПЛІС XILINX FOUNDATION SERIES
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до лабораторної роботи № 1
з курсу «Обчислювальна техніка»
для студентів спеціальностей
7.160102 “Захист інформації з обмеженим доступом та автоматизація її обробки”
7.160103 “Системи захисту від несанкціонованого доступу”
7.160104 “Адміністративний менеджмент в сфері захисту інформації з обмеженим доступом”
7.160105“Захист інформації і комп'ютерних системах і мережах”
Львів 2008
Мета роботи: - набуття основних навиків створення принципових схем цифрових пристроїв і їх попереднього (функціонального) моделювання засобами схемного редактора САПР програмованих логічних інтегральних схем (ПЛІС) Xilinx Foundation Series.
.
ОСНОВНІ ВІДОМОСТІ
Завантаження Менеджера Проектів САПР
Менеджер Проектів завантажується програмою xilinx.bat, повне ім’я якої: G:\XILINX\ xilinx.bat (якщо інше не вказане викладачем).

Рис.1
На Рис.1 показане вікно Менеджера.
Рис.2

Після завантаження Менеджера Проектів необхідно створити новий проект. Для цього вибирають команду File - New Project (Ctrl+N) головного меню, або натискають кнопку панелі інструментів (див. Рис.1). При цьому система подає діалогове вікно, показане на Рис.2. В цьому вікні необхідно задати ім’я проекту (у вікні Name). Шлях, запропонований за замовчуванням у вікні Directory змінювати не потрібно. Всі інші дані (тип САПР, серію ПЛІС і тип корпусу мікросхеми, швидкодію (в наносекундах на функціональний генератор), спосіб задання схеми (схематично чи на мові проектування високого рівня)) потрібно виставити так, як це показано на Рис.2 (для визначеності). Після цього потрібно натиснути кнопку OK. При цьому система в робочій директорії PROJECTS створює файл з розширенням .pdf і ім’ям, яке збігається із заданою назвою проекту. В цьому файлі системою прописується структура і основні параметри створеного проекту. Крім того в директорії PROJECTS створюється робоча піддиректорія з ім’ям створеного проекту. В ній системою будуть розміщені файли, що відносяться до даного проекту. Наступний крок - реалізація засобами схемного редактора принципової схеми цифрового пристрою.
Побудова принципової схеми цифрового пристрою
в середовищі схемного редактора Xilinx Foundation Series
Схемний редактор можна завантажити з Менеджера Проектів, натиснувши кнопку Schematic Editor (див. Рис.1), або вибравши команду Tools - Design Entry - Schematic Editor головного меню користувача (Зауваження: - проект створюється в багатолистовому режимі, тобто всі робочі листи (схеми) в проекті будуть з’єднані наскрізь однаковими іменами з’єднань, виводів, тощо !!! Тому функціональне моделювання та інші дії здійснюється системою не по відношенню до останнього створеного листа принципової схеми, а до проекту (багатолистового) в цілому).
Вигляд вікна схемного редактора подано на Рис.3. Призначення основних функціональних клавіш на панелях інструментів - на Рис.4.

Рис.3
Вертикальна панель інструментів:
встановити режим виділення/
переміщення за допомогою
миші (F2)
переміщення по ієрархії елементів
вверх/вниз
виклик вікна (вікно 2 на Рис.3)
з переліком бібліотечних
елементів (F3)
рисування з’єднань (F4)
рисування шин (F5)
рисування відводів шин (F6)
призначення імен з’єднанням
(УВАГА: однакові імена автома-
тично з’єднуються)
рисування виводів схеми (IN, OUT)
(але не вхідних/вихідних портів
мікросхеми)
рисування елементів землі/
живлення
малювання прямокутників, тексту,
тощо
Горизонтальна панель інструментів:
створити нову схему
відкрити існуючу схему
зберегти схему
вибрати інший проект
надрукувати схему
вирізати виділену частину
схеми в буфер (CTRL+X)
скопіювати в буфер виділену
частину схеми (CTRL+C)
взяти з буфера (CTRL+V)
зменшити/збільшити
масштаб зображення
збільшити частину зображення,
виділену згодом лівою кнопкою
миші
вивести на екран весь робочий
лист в цілому
відмінити останню команду
виконати останню з відмінених
команд
відредагувати властивості
виділеного елементу
під’єднати виводи виділеного
елементу
від’єднати виводи виділеного
елементу
виклик вікна (вікно 1 на Рис.3)
для позначення сигналів, що
будуть переглядатися при
моделюванні, моделювання по
кроках, тощо (F8)
запуск системи моделювання
видача інформації про виділе-
ний об’єкт, пошук і переміщен-
ня за іменами (F7)
Рис.4
Принципову схему заданого вузла рекомендується створювати в наступній послідовності:
Створення принципових схем макроелементів - створюються макроси (тобто умовні зображення і їх наповнення) елементів схеми, що повторюються. Крім того, доцільно створити макроси елементів, що можуть бути використані в інших проектах, зокрема макроелемент заданого вузла в цілому.
Створення принципової схеми заданого вузла з використанням макроелементів проекту (розміщення макроелементів, під’єднання вхідних, вихідних, двонаправлених портів, вибір та розміщення вхідних та вихідних буферних підсилювачів, тощо).
Розглянемо процес побудови принципової схеми цифрового пристрою на прикладі чотирирозрядного комбінаційного суматора з послідовним переносом.
Приклад. Нехай необхідно за допомогою схемного редактора системи Xilinx Foundation Series побудувати принципову схему чотирирозрядного комбінаційного суматора з послідовним переносом.
1. Враховуючи принципи побудови комбінаційних суматорів робимо висновок, що для виконання завдання доцільно створити два макроелементи: макроелемент повного суматора (який реалізує процедуру додавання двох однорозрядних двійкових чисел (цифр) з врахуванням переносу з молодшого розряду) та макроелемент чотирирозрядного суматора з послідовним переносом.
Для створення макроелемента повного суматора (Рис.3) з вікна Менеджера Проектів вищезгаданим чином запускаємо Схемний Редактор, в якому кнопкою на вертикальній панелі інструментів активізуємо бібліотеку елементів (вікно 2 на Рис.3). З бібліотеки вибираємо необхідні для побудови повного суматора елементи - два суматори за модулем 2 (назва елемента в бібліотеці - XOR2), два двовходові кон’юнктори (AND2) і один двовходовий диз’юнктор (OR2) - і «перетягуємо» ці елементи мишкою на робочий лист. Далі розміщуємо на робочому листі входи та виходи макроелемента - для цього користуємося кнопкою на вертикальній панелі інструментів схемного редактора. У діалоговому вікні, яке при цьому подається редактором (Рис.5) задаємо назву виводу і його тип (вхідний, вихідний, і т.д.). Після визначення виводу його розташовують на робочому листі. Аналогічно визначають і розташовують всі виводи макроелемента.

Рис.5
Для виконання з’єднань між елементами схеми (бібліотечними елементами, виводами схеми, макроелементами, тощо) потрібно натиснути кнопку на вертикальній панелі інструментів і, вказуючи за допомогою лівої кнопки миші на місця з’єднань, задати зв’язки між елементами схеми (при цьому конфігурація зв’язків здійснюється автоматично і може бути відкоригована за допомогою миші (шляхом «перетягування» зв’язків) після натискання кнопки ).
При необхідності ті чи інші виводи елементів схеми можна під’єднати до шин живлення або «землі» (кнопка на вертикальній панелі інструментів).

Рис.6

Рис.7
Після розміщення всіх необхідних елементів і виводів на схемі і задання зв’язків між ними, створюємо макросимвол командою Hierarchy - Create Macro Symbol From Current Sheet, яку вибираємо з головного меню Схемного Редактора. При цьому система подає вікно, показане на Рис.6. У вікні задаємо назву макросимвола і короткий коментар до нього. Після цього натискаємо кнопку OK - макросимвол створений. При необхідності макросимволи (тобто їх параметри і зовнішній вигляд) можна редагувати. Для цього вибирають команду Options-Symbol Editor (Ctrl+E) головного меню схемного редактора. Вигляд вікна Редактора Символів подано на Рис.7.
Для створення макроелемента чотирирозрядного суматора з послідовним переносом відкриваємо в Схемному Редакторі новий робочий лист. Для цього вибираємо команду File-New Sheet (Ctrl+N) головного меню, або натискаємо кнопку на горизонтальній панелі інструментів. На робочому листі, який при цьому відкривається, розміщуємо чотири макросимволи SM (див. Рис.8), вибираючи їх з вікна бібліотечних елементів проекту. Так, як було описано вище, визначаємо і розташовуємо на листі входи і виходи схеми. Далі виконуємо з’єднання між елементами схеми. Для того, щоб не завантажувати зображення, деякі зв’язки, відведені від виводу елемента, обриваємо подвійним «кліком» лівою кнопкою миші. Після цього натискаємо кнопку на вертикальній панелі інструментів і у вікні, яке при цьому відкривається, назначаємо даному зв’язку необхідне ім’я. При чому це ім’я має збігатися з ім’ям інших зв’язків (або входів/виходів схеми), з якими даний вивід має з’єднуватися (Рис.8).

Рис.8
Після того, як всі необхідні зв’язки визначені, створюємо на основі схеми макрос