2. Использование шин в системе OrCad

Использование шин позволяет существенно облегчить процесс проектирования схемы устройства, а также задание входных сигналов этого устройства. Кроме того, используя шины, можно добиться вывода временных диаграмм не в двоичной, а в шестнадцатеричной форме, объединив предварительно по 4, 8 или 16 двоичных сигналов, что позволяет упростить процесс анализа правильности функционирования схемы устройства, особенно при проектировании сложных арифметических устройств.

Ввод шины на схему устройства:

• Выбрать

• Нарисовать шину

• При необходимости, подключить шину к источнику входного сигнала

• Назначить псевдоним шине

  • Выбрать

  • Ввести имя в формате <Название> [0-N], где N - количество выводов в шине

  • Выбрать шину на схеме, соответствующую данному псевдониму

• Обозначить выводы шины

  • Выбрать

  • Разместить выводы на шине

  • Присоединить к выводам проводники

  • Поименовать проводники, согласно правилу <Имя шины><N вывода>

Результаты моделирования такого устройства приведены на следующем рисунке:

Порядок выполнения работы

1. Согласно индивидуальному заданию, выполнить проектирование устройства, выполняющего функцию , где - 4-х разрядные двоичные числа, используя шины в качестве средств связи между логическими элементами.

2. Выполнить моделирование спроектированного устройства и убедиться в правильности его функционирования.

Индивидуальные задания

Пример выполнения работы

Пусть задана функция . Структурная схема, выполняющего данную функцию, приведена на следующем рисунке:

Результаты моделирования спроектированного устройства:

Согласно индивидуальному заданию, , как видно из временных диаграмм, при и , C, согласно таблице истинности функции "И", примет значение ; при и , .

Аналогично, . На первом наборе, согласно таблице истинности функции "ИЛИ", , на втором наборе - .

Функция эквивалентна , поэтому можно убедиться, что на наборе и , согласно таблице истинности функции "Исключающее ИЛИ", , а на наборе и , .

Таким образом, можно сделать вывод о правильности функционирования спроектированного устройства.

Лабораторная работа №3

Использование иерархических структур при проектировании сложных устройств в системе OrCad

Цель работы

Научиться проектировать иерархические блоки разных уровней, выполнить анализ работы смоделированного устройства.

Описание лабораторной установки

Система автоматизированного проектирования OrCAD является одной из наиболее популярной на сегодняшний день САПР электронных устройств высокого уровня, которая предназначена для выполнения логического и топологического проектирования цифровых, аналоговых и гибридных устройств высокой сложности.

Теоретические сведения

Иерархические блоки

Любой фрагмент схемы можно оформить в виде иерархического блока, символ которого представляет собой прямоугольник, и затем разместить его на схеме, что позволяет уменьшить ее размеры. Другое применение иерархических блоков - представление с их помощью повторяющихся фрагментов схем: различных фильтров, усилителей, выпрямителей, сумматоров и т.п.

Иерархический блок размещается на схеме по команде Place->Hierarchical Block или нажатием на кнопку панели инструментов. На следующем рисунке представлено диалоговое окно этой команды.

Диалоговое окно, показанное на рисунке, имеет следующие панели:

• Ссылка - позиционное обозначение иерархического блока;

• Тип реализации - тип иерархического блока, принимающий значения:

  • Схемы - схема объекта,

  • VHDL - описание компонента на языке VHDL,

  • EDIF - список соединений в формате EDIF,

  • Project - проект ПЛИС,

  • PSpice Model - файл математической модели в формате PSpice; причем в этом блоке необходимо вручную разместить иерархические выводы,

  • PSpice Stimulus - файл внешнего воздействия в формате PSpice; причем в этом блоке необходимо вручную разместить иерархические выводы;

• Имя реализации - имя иерархического блока;

• Части и имена файлов - полное имя файла, в котором находится описание иерархического блока (не указывается, если файл размещается в каталоге текущего проекта, в этом случае в качестве имени его папки принимается имя иерархического блока);

• Примитив - тип блока: Да - элементарный блок; Нет - блок, имеющий иерархическую структуру, Стандартный - устанавливается по умолчанию (в соответствием с настройкой конфигурации на закладке Hierarchy команды Options->Design Template;

• Свойства пользователя - открытие диалогового окна для ввода дополнительных параметров блока.

Для включения в схему устройства заранее спроектированного модуля, необходимо в качестве типа реализации выбрать "Схемы", а в качестве имени реализации ввести тот раздел "Schematic" проекта, который содержит реализованный модуль. После этого, при размещении иерархического блока на рабочем пространстве, автоматически на нем будут обозначены входные и выходные контакты, соответствующие входным и выходным портам модуля. Если схемы замещения нет, то после закрытия диалогового окна и размещения иерархического блока, по команде Place->Hierarchical Pin или нажатием на кнопку панели инструментов вводятся выводы этого блока Диалоговое окно команды приведено на следующем рисунке:

В диалоговом окне указываются:

• на панели Name - имя вывода;

• в графе Туре - тип вывода:

  • 3 State - вывод цифрового компонента, имеющий три состояния;

  • Bidirectional - двунаправленный вывод цифрового компонента;

  • Input - вход;

  • Open Collector - вывод цифрового компонента типа открытый коллектор!

  • Open Emitter - вывод цифрового компонента типа открытый эмиттер!

  • Output - выход;

  • Passive - вывод пассивного компонента;

  • Power - вывод подключения к источнику питания;

• на панели Width выбирается тип цепи, подключаемой к выводу:

  • Scalar - одиночная цепь;

  • Bus - шина.

Чтобы не открывать это окно каждый раз при размещении нового вывода, можно разместить все выводы блока одного типа, а затем отредактировать таблицу всех выводов, выбрав строку Edit Properties во всплывающем меню.

После завершения команды Place->Hierarchical Block автоматически создается папка с указанным именем. В эту папку необходимо поместить описание иерархического блока в виде его схемы замещения (если выбран тип блока Schematic View) или текстового описания на языке VHDL. Цепям, которые подключаются к выводам иерархического блока, присваиваются имена, совпадающие с именами соответствующих выводов, или по команде Place->Hierarchical Port или нажатием на кнопку панели инструментов вводятся внешние порты схемы этого блока (имена портов также должны совпадать с именами соответствующих выводов, чтобы обеспечить их электрическое соединение).