Quartus II はじめてガイド - よく使用するロジック・オプション設定方法 (個別設定)

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ALTIMA Corp. Quartus II はじめてガイドよく使用するロジック オプション設定方法 ( 個別設定方法 ) rev.1 ver.10 2011 年 4 月 ELSENA,Inc.

Quartus II はじめてガイド よく使用するロジック オプション設定方法 ( 個別設定方法 ) rev.1 目次 1. はじめに... 3 2. 出力電流値の設定 <Current Strength>...4 3. 内部プルアップの設定 <Weak Pull-Up Resistor>... 5 4. グローバルの設定 <Global Signal>... 6 5. バスホールドの設定 <Enable Bus-Hold Circuitry>... 8 6. PCI クランプ ダイオードの設定 <PCI I/O>... 9 7. スルーレート コントロールの設定 <Slow Slew Rate>... 10 7-1. Slow Slew Rate の設定... 10 7-2. Slew Rate の設定... 11 8. シュミット トリガの設定 <Schmitt Trigger Input ~ I/O standard>... 12 9. IOE レジスタの設定 <Fast Input /Output/Output Enable Register>... 13 10. 内部終端抵抗の設定 <On Chip Termination>... 15 10-1. Termination の設定... 15 10-2. Output Termination の設定... 16 10-3. Input Termination の設定... 17 11. 仮想ピンの設定 <Virtual Pin>... 18 Appendix: カスタマイズ カラム... 20 ver. 10 2011 年 4 月 2/21 ALTIMA Corp. / ELSENA,Inc.

1. はじめに あるピンやある内部信号に対して個別に特定の機能を付加させるときには Quartus II の Assignment Editor や Pin Planner を使用し ロジック オプションを設定します この資料では よく使用するロジック オプションの概要を簡単に説明し 個別に設定する方法を紹介しています Assignment Editor Pin Planner の詳細は 本資料をご入手になった販売代理店の技術資料サイトにて 下記資料をご参考ください 資料タイトル Quartus II はじめてガイド - Assignment Editor の使い方 資料タイトル Quartus II はじめてガイド - ピン アサインの方法 この資料で紹介しているオプション内容は以下のとおりです また < > 内は Quartus II のオプション名です 出力電流の設定 <Current Strength> 内部プルアップの設定 <Weak Pull-Up Resistor> グローバルの設定 <Global Signal> バスホールドの設定 <Enable Bus-Hold Circuitry> PCI クランプ ダイオードの設定 <PCI I/O> スルーレート コントロールの設定 <Slow Slew Rate / Slew Rate> シュミット トリガの設定 <Schmitt Trigger Input ~ I/O standard> IOE レジスタの設定 <Fast Input Register / Fast Output Register / Fast Output Enable Register> 内部終端抵抗の設定 <Termination / Output Termination / Input Termination> 仮想ピンの設定 <Virtual Pin> なおこの資料では プロジェクト内の完成しているデザインに対して Analysis & Elaboration ( または Analysis & Synthesis コンパイル ) が実行されていることを前提に 操作方法をご案内しています ver. 10 2011 年 4 月 3/21 ALTIMA Corp. / ELSENA,Inc.

2. 出力電流値の設定 <Current Strength> 出力ピン 双方向ピンの電流値が設定できるオプションです 設定可能な電流値については 使用するデバイス ファミリや I/O 規格により異なります 指定しない場合のデフォルト電流値についても同様に異なりますので 各デバイスのハンドブックをご確認ください 出力に対する Series On-Chip Termination ( 内部終端抵抗の設定 ) (15 ページ ) との併用はできません MAX 3000 MAX 7000 デバイスを除いた Quartus II でサポートされる全デバイス 2-1. 設定手順 1 Pin Planner を起動します (Assignments メニュー Pin Planner をクリックする または Tasks ウィンドウ内 Assign Constraints ディレクトリ Edit Pin Assignments (Open Pin Planner) をダブルクリックします ) 2 All Pins リスト (Pin Planner 内 ) の目的のピンの行における Current Strength カラムのマスをダブルクリックし プルダウン リストから希望の電流値を選択します カラムに項目が表示されていない場合には Customize Colum を実施します 操作方法は 本紙 Appendix: カスタマイズ カラム をご覧ください 2-2. 設定後の確認 Compilation Report Fitter Resource Section Output Pins ( 双方向ピンの場合は Bidir Pins) Current Strength 欄が指定した電流値が表示されていれば良好です ver. 10 2011 年 4 月 4/21 ALTIMA Corp. / ELSENA,Inc.

3. 内部プルアップの設定 <Weak Pull-Up Resistor> I/O ピンに内部プルアップ抵抗を付加するオプションです このオプションは ユーザ モード中のみ有効です Enable Bus-Hold Circuitry ( バスホールドの設定 ) (8 ページ ) とは兼用できません <<サポートデバイス>> MAX 3000 MAX 7000AE MAX 7000S デバイスを除いた Quartus II でサポートされる全デバイス 3-1. 設定手順 1 Pin Planner を起動します (Assignments メニュー Pin Planner をクリックする または Tasks ウィンドウ内 Assign Constraints ディレクトリ Edit Pin Assignments (Open Pin Planner) をダブルクリックします ) 2 All Pins リスト (Pin Planner 内 ) の目的のピンの行における Weak Pull-Up Resistor カラムのマスをダブルクリックし プルダウン リストから On を選択します カラムに項目が表示されていない場合には Customize Colum を実施します 操作方法は 本紙 Appendix: カスタマイズ カラム をご覧ください 3-2. 設定後の確認 Compilation Report Fitter Resource Section 目的のピンの属性 (ex. Output Pins) を選択 Weak Pull Up 欄が On に表示されていれば良好です ver. 10 2011 年 4 月 5/21 ALTIMA Corp. / ELSENA,Inc.

4. グローバルの設定 <Global Signal> 指定した内部信号をデバイス内部のグローバル ラインに配置させるオプションです ( これを通称 内部グローバルと言います ) グローバル ラインは 専用ピンからのドライブと内部信号からのドライブが適用できます グローバル化された信号は レジスタのクロック信号 クロック以外の制御信号 トライステートのアウトプット イネーブル信号 メモリ制御信号として使用でき 制御信号のスキューを低減できます また Fan-Out になりやすい制御信号をグローバル ラインに配置させることにより通常の配線領域をデータ信号などに優先的に活用できるため パフォーマンス改善も期待できます グローバル信号の設定は シングル ポイントとポイント to ポイントで設定が可能です また Stratix シリーズ HardCopy シリーズ Arria GX Arria II GX は クロック ネットワーク構造に応じ グローバル クロック以外にリージョナル クロックやペリフェラル クロックなどが選択できます なお グローバル ラインの本数はデバイスにより異なりますので 各デバイスのハンドブックをご確認ください また MAX シリーズ (MAX 3000A MAX 7000AE など ) は内部グローバルを適用できませんのでご注意ください MAX 3000 MAX 7000 デバイスを除いた Quartus II でサポートされる全デバイス 4-1. 設定手順 1 Assignment Editor を起動します (Assignments メニュー Assignment Editor をクリックする または Tasks ウィンドウ内 Assign Constraints ディレクトリ Edit Logic Options (Open Assignment Editor) をダブルクリックします ) 2 目的の内部ノードを選定します ( 推奨 : Node Finder を使用して選出してください ) シングル ポイントで設定する場合 ポイント to ポイントで設定する場合 : To 欄に設定したい信号を選出します : To 欄 From 欄にそれぞれ設定したい信号を選出します Node Finder の操作方法に関しては 本資料をご入手になった販売代理店の技術資料サイトにて 下記資料をご参考ください 資料タイトル Quartus II はじめてガイド - Assignment Editor の使い方 3 Assignment Name 欄より Global Signal を選択します 4 Value 欄から適切なものを選択します ver. 10 2011 年 4 月 6/21 ALTIMA Corp. / ELSENA,Inc.

4-2. 設定後の確認 Compilation Report Fitter Resource Section Global & Other Fast Signals を選択 Global Resource Used に指定したノード名が掲載されていれば良好です または Compilation Report Fitter Resource Section Control Signals を選択 Global 欄が yes に表示されていれば良好です ver. 10 2011 年 4 月 7/21 ALTIMA Corp. / ELSENA,Inc.

5. バスホールドの設定 <Enable Bus-Hold Circuitry> I/O ピンが最後にドライブした値を保持させるオプションです そのピンがハイ インピーダンス状態になることを防げるため 外部にプルアップまたはプルダウン抵抗などが不要になります Weak Pull-Up Resistor ( 内部プルアップの設定 ) (5 ページ ) とは兼用できません MAX 3000 MAX 7000 デバイスを除いた Quartus II でサポートされる全デバイス 5-1. 設定手順 1 Pin Planner を起動します (Assignments メニュー Pin Planner をクリックする または Tasks ウィンドウ内 Assign Constraints ディレクトリ Edit Pin Assignments (Open Pin Planner) をダブルクリックします ) 2 All Pins リスト (Pin Planner 内 ) の目的のピンの行における Enable Bus-Hold Circuitry カラムのマスをダブルクリックし プルダウン リストから On を選択します カラムに項目が表示されていない場合には Customize Colum を実施します 操作方法は 本紙 Appendix: カスタマイズ カラム をご覧ください 5-2. 設定後の確認 Compilation Report Fitter Resource Section 目的のピンの属性 (ex. Bidir Pins) を選択 Bus Hold 欄が yes と表示されていれば良好です ver. 10 2011 年 4 月 8/21 ALTIMA Corp. / ELSENA,Inc.

6. PCI クランプ ダイオードの設定 <PCI I/O> I/O ピンに対して Peripheral Component Interconnect (PCI) の互換性を付加するオプションです また 外部デバイスとのインタフェースにおいて I/O 出力ドライブ バッファ用電源 (VCCIO) よりも高電圧の入出力と接続するときにこのオプションが必要な場合もあります 詳細は各デバイスのハンドブックをご確認ください Cyclone シリーズ Stratix Stratix II Stratix II GX Stratix GX Arria GX MAX II( 一部の型式のみ ) MAX V HardCopy II 6-1. 設定手順 1 Pin Planner を起動します (Assignments メニュー Pin Planner をクリックする または Tasks ウィンドウ内 Assign Constraints ディレクトリ Edit Pin Assignments (Open Pin Planner) をダブルクリックします ) 2 All Pins リスト (Pin Planner 内 ) の目的のピンの行における PCI I/O カラムのマスをダブルクリックし プルダウン リストから On を選択します カラムに項目が表示されていない場合には Customize Colum を実施します 操作方法は 本紙 Appendix: カスタマイズ カラム をご覧ください 6-2. 設定後の設定 Compilation Report Fitter Resource Section 目的のピンの属性 (ex. Output Pins) PCI I/O Enabled 欄が yes と表記されていれば良好です ver. 10 2011 年 4 月 9/21 ALTIMA Corp. / ELSENA,Inc.

7. スルーレート コントロールの設定 <Slow Slew Rate> 7-1. Slow Slew Rate の設定 出力ピン 双方向ピンに対して 信号の立ち上がりおよび立ち下りの角度をなだらかにするオプションです このオプションを設定するとオーバーシュートやアンダーシュート 同時スイッチング ノイズを低減することができます また なだらかに信号を切り替えることにより遅延 (Tco: クロック to アウトプット ) が増加しますのでご注意ください Cyclone Stratix Stratix GX MAX II MAX V MAX 3000 MAX 7000 7-1-1. 設定手順 1 Pin Planner を起動します (Assignments メニュー Pin Planner をクリックする または Tasks ウィンドウ内 Assign Constraints ディレクトリ Edit Pin Assignments (Open Pin Planner) をダブルクリックします ) 2 All Pins リスト (Pin Planner 内 ) の目的のピンの行における Slow Slew Rate カラムのマスをダブルクリックし プルダウン リストから On を選択します カラムに項目が表示されていない場合には Customize Colum を実施します 操作方法は 本紙 Appendix: カスタマイズ カラム をご覧ください 7-1-2. 設定後の確認 Compilation Report Fitter Resource Section Output Pins または Bidir Pins を選択 Slow Slew Rate 欄が yes と表示されていれば良好です ver. 10 2011 年 4 月 10/21 ALTIMA Corp. / ELSENA,Inc.

7-2. Slew Rate の設定 出力ピン 双方向ピンに対して 信号の立ち上がりおよび立ち下りを調整するためのオプションです このオプションを設定するとオーバーシュートやアンダーシュート 同時スイッチング ノイズを低減することができます また なだらかに信号を切り替えることにより遅延 (Tco: クロック to アウトプット ) が増加しますのでご注意ください Arria II GX Cyclone シリーズ (Cyclone Cyclone II を除く ) HardCopy シリーズ (HardCopy HardCopy II を除く ) Stratix シリーズ (Stratix Stratix GX Stratix II Stratix II GX を除く ) 7-2-1. 設定手順 1 Pin Planner を起動します (Assignments メニュー Pin Planner をクリックする または Tasks ウィンドウ内 Assign Constraints ディレクトリ Edit Pin Assignments (Open Pin Planner) をダブルクリックします ) 2 All Pins リスト (Pin Planner 内 ) の目的のピンの行における Slew Rate カラムのマスをダブルクリックし 設定値を入力します 設定値 : ( 遅い ) 0 1 2 3 ( 速い ) - Cyclone III Cyclone IV の設定値は 0 1 2 - Arria II GX の設定値は 0 1 カラムに項目が表示されていない場合には Customize Colum を実施します 操作方法は 本紙 Appendix: カスタマイズ カラム をご覧ください Assignment Name 欄より Slew Rate を選択します 7-2-2. 設定手順 Compilation Report Fitter Resource Section Output Pins または Bidir Pins を選択 Slew Rate 欄に設定値が表示されていれば良好です ver. 10 2011 年 4 月 11/21 ALTIMA Corp. / ELSENA,Inc.

8. シュミット トリガの設定 <Schmitt Trigger Input ~ I/O standard> 入力ピンに対してシュミット トリガを付加するオプションです MAX II MAX V 8-1. 設定手順 1 Pin Planner を起動します (Assignments メニュー Pin Planner をクリックする または Tasks ウィンドウ内 Assign Constraints ディレクトリ Edit Pin Assignments (Open Pin Planner) をダブルクリックします ) 2 All Pins リスト (Pin Planner 内 ) の目的のピンの行における I/O Standard カラムのマスをダブルクリックし 2.5V Schmitt Trigger Input または 3.3V Schmitt Trigger Input を選択します カラムに項目が表示されていない場合には Customize Colum を実施します 操作方法は 本紙 Appendix: カスタマイズ カラム をご覧ください 8-2. 設定後の確認 Compilation Report Fitter Resource Section Input Pins I/O Standard 欄に設定値が表示されていれば良好です ver. 10 2011 年 4 月 12/21 ALTIMA Corp. / ELSENA,Inc.

9. IOE レジスタの設定 <Fast Input /Output/Output Enable Register> I/O タイミング ( セットアップ タイム クロック to アウトプット ) を高速にするオプションです このオプションにより レジスタの配置をロジック エレメント内のレジスタではなく I/O エレメント内のレジスタへマッピングさせることができ さらに高速なタイミングを実現することができます I/O エレメント内のレジスタにフィッティングするには デザインの構成として ピンとレジスタが 1 対 1 の関係で かつダイレクトに接続されている ( つまり ロジックを経由していない ) こと (Fast Output Enable Register の場合にはトライステートのアウトプット イネーブル信号にダイレクトに接続していること ) が条件です このオプションは I/O エレメントに配置させたいレジスタ またはそのレジスタに直結する I/O ピンに対して設定します ( つまり タイミングを高速化したい I/O ピンに対して設定してください ) ここでは ピンに対して設定する方法でご紹介します Fast Input Register MAX 3000 デバイスを除く Quartus II でサポートされる全デバイス ファミリ Fast Output Register MAX 3000 MAX 7000 デバイスを除く Quartus II でサポートされる全デバイス ファミリ Fast output Enable Register MAX 3000 MAX 7000 デバイスを除く Quartus II でサポートされる全デバイス ファミリ 9-1. 設定手順 1 Pin Planner を起動します (Assignments メニュー Pin Planner をクリックする または Tasks ウィンドウ内 Assign Constraints ディレクトリ Edit Pin Assignments (Open Pin Planner) をダブルクリックします ) 2 All Pins リスト (Pin Planner 内 ) の目的のピンの行における Fast Input Register ( または Fast Output Register Fast Output Enable Register) カラムのマスをダブルクリックし On を選択します カラムに項目が表示されていない場合には Customize Colum を実施します 操作方法は 本紙 Appendix: カスタマイズ カラム をご覧ください ver. 10 2011 年 4 月 13/21 ALTIMA Corp. / ELSENA,Inc.

9-2. 設定後の確認 Compilation Report Fitter Resource Section Input Pins ( または Output Pins Bidir Pins) Input Register (Output Register Output Enable Register) 欄が yes と表示されていれば良好です ver. 10 2011 年 4 月 14/21 ALTIMA Corp. / ELSENA,Inc.

10. 内部終端抵抗の設定 <On Chip Termination> 10-1. Termination の設定 I/O ピンに対して 内部終端抵抗 (On-Chip Termination) を付加できるオプションです 内部終端抵抗を使用することで インピーダンス マッチングによりシグナル インテグリティを向上させ プリント基板 (PCB) デザインを簡素化することができます 内部終端抵抗の特性や基板上での処理などデバイス ファミリにより異なりますので 各デバイス ファミリのハンドブックをご覧ください Series Termination に設定した場合 Current Strength ( 出力電流値の設定 ) (4 ページ ) は使用できません Arria GX Cyclone II HardCopy II Stratix Stratix II Stratix II GX Stratix GX Cyclone III Cyclone IV GX Stratix III Stratix IV HardCopy III HardCopy IV Arria II GX デバイスについては 次節 10-2. Output Termination の設定 10-3. Input Termination の設定 をご覧ください 10-1-1. 設定手順 1 Assignment Editor を起動します (Assignments メニュー Assignment Editor をクリックする または Tasks ウィンドウ内 Assign Constraints ディレクトリ Edit Logic Options (Open Assignment Editor) をダブルクリックします ) 2 To 欄に設定したいピン名を選択します ( 推奨 : Node Finder を使用して選出してください ) Node Finder の操作方法に関しては 本資料をご入手になった販売代理店の技術資料サイトにて 下記資料をご参考ください 資料タイトル Quartus II はじめてガイド - Assignment Editor の使い方 3 Assignment Name 欄より Termination を選択します 4 Value 欄から希望の設定を選択します 10-1-2. 設定の確認 Compilation Report Fitter Resource Section 目的のピンの属性 (ex. Output Pins) を選択 Termination 欄に設定値が表示されていれば良好です ver. 10 2011 年 4 月 15/21 ALTIMA Corp. / ELSENA,Inc.

10-2. Output Termination の設定 出力ピン 双方向ピンに対して 内部終端抵抗 (On-Chip Termination) を付加できるオプションです 内部終端抵抗を使用することで インピーダンス マッチングによりシグナル インテグリティを向上させ プリント基板 (PCB) デザインを簡素化することができます 内部終端抵抗の特性や基板上での処理などデバイス ファミリにより異なりますので 各デバイス ファミリのハンドブックをご覧ください Series Termination に設定した場合 Current Strength ( 出力電流値の設定 ) (5 ページ ) は使用できません 双方向ピンに対して Input Termination と併用する場合は ALTIOBUF のダイナミック ターミネーション コントロール機能が必要です Arria II GX Cyclone シリーズ (Cyclone Cyclone II を除く ) HardCopy シリーズ (HardCopy HardCopt II を除く ) Stratix シリーズ (Stratix Stratix II を除く ) 10-2-1. 設定手順 1 Pin Planner を起動します (Assignments メニュー Pin Planner をクリックする または Tasks ウィンドウ内 Assign Constraints ディレクトリ Edit Pin Assignments (Open Pin Planner) をダブルクリックします ) 2 All Pins リスト (Pin Planner 内 ) の目的のピンの行における Output Termination カラムのマスをダブルクリックし 希望の設定項目を選択します カラムに項目が表示されていない場合には Customize Colum を実施します 操作方法は 本紙 Appendix: カスタマイズ カラム をご覧ください 10-2-2. 設定の確認 Compilation Report Fitter Resource Section Output Pins または Bidir Pins Termination 欄に設定値が表示されていれば良好です ver. 10 2011 年 4 月 16/21 ALTIMA Corp. / ELSENA,Inc.

10-3. Input Termination の設定 入力ピン 双方向ピンに対して 内部終端抵抗 (On-Chip Termination) を付加できるオプションです 内部終端抵抗を使用することで インピーダンス マッチングによりシグナル インテグリティを向上させ プリント基板 (PCB) デザインを簡素化することができます 内部終端抵抗の特性や基板上での処理などデバイス ファミリにより異なりますので 各デバイス ファミリのハンドブックをご覧ください 双方向ピンに対して Output Termination と併用する場合は ALTIOBUF のダイナミック ターミネーション コントロール機能が必要です Arria II GX Cyclone IV HardCopy シリーズ (HardCopy HardCopy II を除く ) Stratix シリーズ (Stratix Stratix II を除く ) 10-3-1. 設定手順 1 Pin Planner を起動します (Assignments メニュー Pin Planner をクリックする または Tasks ウィンドウ内 Assign Constraints ディレクトリ Edit Pin Assignments (Open Pin Planner) をダブルクリックします ) 2 All Pins リスト (Pin Planner 内 ) の目的のピンの行における Input Termination カラムのマスをダブルクリックし 希望の設定項目を選択します カラムに項目が表示されていない場合には Customize Colum を実施します 操作方法は 本紙 Appendix: カスタマイズ カラム をご覧ください 10-3-2. 設定後の確認 Compilation Report Fitter Resource Section Input Pins または Bidir Pins Termination 欄に設定値が表示されていれば良好です ver. 10 2011 年 4 月 17/21 ALTIMA Corp. / ELSENA,Inc.

11. 仮想ピンの設定 <Virtual Pin> 下位階層デザインの入力ピン 出力ピンを仮想ピンとして扱うオプションです 例えば設計フローとして 下位階層デザインごとにコンパイルしデザインを組み上げ取る方法を取った場合 ある下位モジュールのポート本数がターゲット デバイスのピン数を超えてしまうとコンパイル エラーになります そのような場合に 下位階層の I/O ポートを仮想ピンとして指定することで回避することができます 仮想ピンに指定された I/O ポートは ターゲット デバイスに応じ LCELL ( デバイスのアーキテクチャにより ALM) にマッピングされます このオプションは インクリメンタル コンパイルや LogicLock など下位階層モジュールごとに最適化していくコンパイル手法に有効です なお Virtual Pin に設定された下位階層モジュールのポートが上位階層のポートと接続された場合 Quartus II コンパイラはこのオプションを無視し 自動的にノードとして処理し接続します MAX 3000 MAX 7000 デバイスを除いた Quartus II でサポートされる全デバイス 11-1. 設定手順 1 Assignment Editor を起動します (Assignments メニュー Assignment Editor をクリックする または Tasks ウィンドウ内 Assign Constraints ディレクトリ Edit Logic Options (Open Assignment Editor) をダブルクリックします ) 2 To 欄に設定したいピン名を選択します ( 推奨 : Node Finder を使用して選出してください ) Node Finder の操作方法に関しては 本資料をご入手になった販売代理店の技術資料サイトにて 下記資料をご参考ください 資料タイトル Quartus II はじめてガイド - Assignment Editor の使い方 3 Assignment Name 欄より Virtual Pin を選択します 4 Value 欄から On を選択します ver. 10 2011 年 4 月 18/21 ALTIMA Corp. / ELSENA,Inc.

11-2. 設定後の確認 設定内容がコンパイル後に有効になったかどうかは Chip Planner にて確認できます Tools メニュー Chip Planner Virtual Pin が ALM にマッピングされている状態 黄色にマーキングされます ver. 10 2011 年 4 月 19/21 ALTIMA Corp. / ELSENA,Inc.

Appendix: カスタマイズ カラム Pin Planner の All Pin List のカラム項目を追加したい場合には All Pins リスト内において マウスで右クリック Customize Columns により追加が可能です Customize Columns ダイアログ ボックスの Available columns ( 左枠 ) から設定したいカラムを選択し をクリックします Show these columns in this order ( 右枠 ) に登録されたことを確認後 OK ボタンをクリックします クリックすると 選択した項目が右枠に登録されます 表示したい項目のみを選択 ver. 10 2011 年 4 月 20/21 ALTIMA Corp. / ELSENA,Inc.

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