quartusii基于宏功能模块的设计

第4章基于宏功能模块的设计

u 乘法器模块u 计数器模块

u 锁相环模块

u 存储器模块

u

其他模块内容第4章

基于宏功能模块的设计

4.1乘法器模块

Megafunction库是Altera提供的参数化模块库。从功能上看，可以把Megafunction库中的元器件分为：

u算术运算模块（arithmetic）

u逻辑门模块（gates）

u储存模块（storage）

u IO模块（I/O）

算数运算模块库

参数化乘法器lpm_mult

宏功能模块的基本参数表

lpm_mult

（1）调用lpm_mult

（2）lpm_mult参数设置

输入输出位宽设置乘法器类型设置

（3）编译仿真

8位有符号乘法器电路

功能仿真波形

4.3 计数器模块

计数器输出端口宽度和计数方向设置

计数器模和控制端口设置

更多控制端口设置

模24

方向可控计数器电路

lpm_counter 计数器功能仿真波形

参数化锁相环宏模块altpll 以输入时钟信号作为参考信号实现锁相，从而输出若干个同步倍频或者分频的片内时钟信号。与直接来自片外的时钟相比，片内时钟可以减少时钟延迟，减小片外干扰，还可改善时钟的建立时间和保持时间，是系统稳定工作的保证。不同系列的芯片对锁相环的支持程度不同，但是基本的参数设置大致相同，下面便举例说明altpll 的应用。

4.5 锁相环模块

（1）输入altpll宏功能模块

选择芯片和设置参考时钟

锁相环控制信号设置

输入时钟设置

（2）编译和仿真

锁相环电路

功能仿真波形

ROM （Read Only Memory ，只读存储器）是存储器的一种，利用FPGA 可以实现ROM 的功能，但其不是真正意义上的ROM ，因为FPGA 器件在掉电后，其内部的所有信息都会丢失，再次工作时需要重新配置。

Quartus II 提供的参数化ROM 是lpm_rom ，下面用一个乘法器的例子来说明它的使用方法，这个例子使用lpm_rom 构成一个4位×4位的无符号数乘法器，利用查表方法完成乘法功能。

4.6 存储器模块

数据线、地址线宽度设置

控制端口设置

添加.mif文件

如下图所示就是基于ROM实现的4位×4位的无符号数乘法器电路图，其参数设置为：

LPM_WIDTH=8

LPM_WIDTHAD=8

LPM_FILE=mult_rom.mif

仿真结果

4.7其他模块

Maxplus2库主要由74系列数字集成电路组成，包括时序电路宏模块和运算电路宏模块两大类，其中时序电路宏模块包括触发器、锁存器、计数器、分频器、多路复用器和移位寄存器，运算电路宏模块包括逻辑预算模块、加法器、减法器、乘法器、绝对值运算器、数值比较器、编译码器和奇偶校验器。

对于这些小规模的集成电路，在数字电路课程中有详细的介绍。他们的调入方法和Megafunction库中的宏模块是一样的，只是端口和参数无法设置。

计数器74161设计举例

模10计数器

仿真结果

模10计数器仿真波形

4.1 采用Quartus II 软件的宏功能模块lpm_counter 设计一个模为60的加法计数器，进行编译和仿真，查看仿真结果。

4.2 采用Quartus II 软件的宏功能模块lpm_rom ，用查表的方式设计一个实现两个8位无符号数加法的电路，并进行编译和仿真。

4.3 先利用LPM_ROM 设计4位×4位和8位×8位乘法器各一个，然后用Verilog 语言分别设计4位×4位和8位×8位乘法器，比较两类乘法器的运行速度和资源耗用情况。

4.4 用数字锁相环实现分频，假定输入时钟频率为10MHz ，想要得到6MHz 的时钟信号，试用altpll 宏功能模块实现该电路。习题