原创 Magafunction的用法

As design complexities increase, use of vendor-specific intellectual property (IP) blocks has become a common design methodology. Altera provides parameterizable megafunctions that are optimized for Altera device architectures. Using megafunctions instead of coding your own logic saves valuable design time. The Altera-provided functions offer more efficient logic synthesis and device implementation. You can scale the size of the megafunction by setting various parameters.

    上面一段文字摘自Altera文档。 riple

    “Altera的Megafunction是重要的设计输入资源。由于Megafunction是基于Altera底层硬件结构最合理的成熟应用模块的表现，所以在代码中尽量使用Megafunction这类IP资源，不但能将设计者从繁琐的代码编写中解脱出来，更重要的是在大多数情况下Megafunction的综合和实现结果比用户编写的代码更优。 riple

    Megafunction包括Altera的参数化模块库（LPM，library of parameterized modules），器件专有的Megafunction模块，用Altera MegaCore IP生成工具调用的IP Core，以及Altera Megafunction计划协作者（AMPP, Altera Megafunction Parterners Program）提供的第三方IP Core。 riple

    特别是针对一些与Altera器件底层结构相关的特性，必须通过Megafunction实现，例如一些存储器模块（DPRAM、SPRAM、FIFO、CAM等），DSP模块，LVDS驱动器，PLL，高速串行收发器（SERDERS），DDR输入/输出（DDIO）等。另外一些诸如乘法器、计数器、加法器、滤波器等电路虽然也可以直接用代码描述，然后用通用逻辑资源实现，但是这种描述方法不但费时费力，在速度和面积上与Megafunction的实现结果仍然有较大的差距。” riple

    上面一段文字是从《Altera FPGA/CPLD设计（高级篇）》里摘抄的。这段文字比较全面地概括了采用Altera Megafunction进行设计的优势和Megafunction包含的IP类型。 riple

    一个好的IP Core要具备可靠、可重用、可配置、可测试的特性，详细准确的说明文档也是其重要组成部分。与这些优良特性相对应的往往就是高昂的授权费用——好货不便宜。说到这里，大家可能就知道我下面要说什么了：Altera的Megafunction是好货白送你。用好Altera的Megafunction只需要使用者认真阅读文档并执行必要的配置工作——花些时间、用点心思，就可以用上高质量的IP Core，何乐而不为呢？虽然只有Altera的LPM、部分器件专有的Megafunction模块是免费的，但是采用这些免费的模块也足够满足大多数设计的需要。毕竟，LPM库只有25个模块就号称可以完成所有的设计。 riple

    7.1版的Quartus II软件中包含了60个Altera提供的可配置宏单元，26个LPM模块（包括由基本类型引申得来的常用形式）。分为Arithmetic、Gates、I\O、JTAG-accessible Extensions、Memory Compiler、Storage、Other Megafunctions七大类。 riple

    Magafunction的用法 riple

    一、通过MegaWizard Plug-in Manager设计向导得到用户订制Megafunction riple

    调用Megafunction最简单直观的方法是使用MegaWizard Plug-in Manager设计向导。从Windows开始菜单中的Altera快捷方式目录下或Quartus II菜单的Tools下都可以打开这一向导的GUI界面。 riple

    GUI界面的第一页有三个选项： riple

    1. 创建一个新的用户订制Megafunction riple

    2. 编辑一个已有的用户订制Megafunction riple

    3. 复制一个已有的用户订制Megafunction riple

    选择第一项后，GUI界面的第二页是Megafunction基本配置信息输入，可以指定Megafunction的类型和输出文件路径和类型、名称。接下来就可以配置指定Megafunction的各项参数了。 riple

    配置完毕后，MegaWizard Plug-in Manager生成四类文件： riple

    1. filename.v：例化和配置源Megafunction的文件，有些甚至是相应功能的HDL描述。设计者可以在代码中例化该文件。该文件的注释部分是MegaWizard Plug-in Manager可识别的配置信息，MegaWizard Plug-in Manager由这些配置信息区分普通设计文件和用户订制Megafunction文件。 riple

    2. filename_bb.v：用户订制Megafunction的黑盒（black-box）描述。主要用于不支持该Megafunction的第三方EDA工具例化和调用，避免出现找不到源文件的情况（当然，也就不能实现其功能）。 riple

    3. filename.bsf：用户订制Megafunction的图形文件，与filename.v关联，在图形设计文件中可以例化该文件并通过双击启动MegaWizard Plug-in Manager。

    4. 包含仿真波形的html文件：根据用户的配置信息得到的仿真波形，可供设计者初步评估该订制Megafunction的参数配置是否符合需要。 riple

    二、在HDL代码中直接例化和配置 riple

    Altera的大部分Megafunction的源文件是用AHDL（Altera HDL）写成的，文件的扩展名是.tdf。在Verilog或VHDL代码中可以直接例化AHDL编写的模块和配置参数。 riple

    例化代码分为两部分：端口映射和参数映射。以下面一个lpm_counter为例（Verilog例化代码，在VHDL中分别对应PORT MAP和GENERIC MAP）： riple

    端口映射部分：  riple

    lpm_counter lpm_counter_component (
        .clock (clock),
        .q (q),
        .aclr (1'b0),
        .aload (1'b0),
        .aset (1'b0),
        .cin (1'b1),
        .clk_en (1'b1),
        .cnt_en (1'b1),
        .cout (),
        .data ({8{1'b0}}),
        .eq (),
        .sclr (1'b0),
        .sload (1'b0),
        .sset (1'b0),
        .updown (1'b1));

    参数映射部分： riple 
    defparam
        lpm_counter_component.lpm_direction = "UP",
        lpm_counter_component.lpm_port_updown = "PORT_UNUSED",
        lpm_counter_component.lpm_type = "LPM_COUNTER",
        lpm_counter_component.lpm_width = 8;

    在HDL代码中直接例化Megafunction的好处有以下两点： riple

    1. 可以在代码中直接修改配置参数和端口使用情况。不需要每次修改参数都启动MegaWizard Plug-in Manager。 riple

    2. 由于在代码中直接例化源Megafunction模块，不需要在包含文件列表中包括MegaWizard Plug-in Manager生成的文件。工程文件列表简明清晰。 riple

    从上面的代码可以看出，Megafunction的端口和参数都是很复杂的，很难全凭记忆完整的列出；对于一些比较特殊的参数内容（比如string类型的参数），如果不熟悉的话，很容易写错甚至不知道该写哪些内容。 riple

    解决这一问题的方法是，先采用MegaWizard Plug-in Manager生成用户订制Megafunction文件，然后参考该文件例化和配置Megafunction的方法，在自己的设计文件中直接例化Megafunction。 riple

    背景资料： riple

    Altera Megafunctions, 部分Megafunction的文档 riple

    MegaWizard Plug-Ins riple