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1、第第2章章 EDA工具软件的使用方法工具软件的使用方法本章概要：本章概要：本章以本章以Altera公司的公司的Quartus为主，介绍为主，介绍EDA工具软件的使用方法，作为工具软件的使用方法，作为EDA设计的基础。通过本设计的基础。通过本章的学习，读者可初步采用章的学习，读者可初步采用QuartusII软件的原理图输入法，软件的原理图输入法，设计数字电路和系统，掌握用试验开发系统或开发板对设计设计数字电路和系统，掌握用试验开发系统或开发板对设计电路进行硬件验证的方法。电路进行硬件验证的方法。知识要点：知识要点：（1）EDA技术的原理图输入设计法。技术的原理图输入设计法。（2）用原理图输入法实
2、现多层次系统电路的设计。）用原理图输入法实现多层次系统电路的设计。（3）Quartus 的宏功能模块的使用方法。的宏功能模块的使用方法。 2.1 Quartus II软件的安装软件的安装 QuartusII 软件的软件的安装安装，只要把，只要把QuartusII软件光盘软件光盘放入计算机的光驱中，安装光盘将自动引导完成放入计算机的光驱中，安装光盘将自动引导完成Quartus II的安装。软件安装结束之后，还必须在软件中指定的安装。软件安装结束之后，还必须在软件中指定Altera公司的授权文件（公司的授权文件（License.dat），才能正常使用），才能正常使用Quartus II软件。软件。
3、软件安装软件安装在winxp中具体安装硬件驱动程序如下： 1. 打开控制面板 | 添加硬件，点“下一步”； 2. 选择“是，我已经连接了此硬件”，按向导进行至下面的界面时，选择“添加新的硬件设备”，再“下一步”； 3. 选择“安装我手动从列表选择的硬件”，然后“下一步”； 4. 在打开的对话框中选择“声音、视频和游戏控制器”，再“下一步”； 5.选择“从磁盘安装”，在弹出的对话框中单击“浏览”浏览驱动程序所在的目录：QuartusII的安装目录dirverswin2000，选择“WIN2000.inf”，单击“确定”。 为了方便电路设计，设计者首先应当在计算为了方便电路设计，设计者首先应当在计
4、算机中建立自己的工程目录。例如，将自己的全机中建立自己的工程目录。例如，将自己的全部部EDA设计文件放在设计文件放在d:myeda文件夹中，而为文件夹中，而为图形编辑设计建立图形编辑设计建立d:myedamygdf文件夹，为文件夹，为VHDL文本编辑设计建立文本编辑设计建立d:myedamyvhdl等。等。2.2 Quartus II软件的主界面软件的主界面 QuartusII软件为适应广大软件为适应广大MAX+PLUS 软件应用工软件应用工程人员的需要，提供了程人员的需要，提供了Quartus II和与和与MAX+PLUS 兼容兼容的两种主界面。的两种主界面。 Quartus 主界面窗口主界
5、面窗口MAX+PLUS 主界面窗口主界面窗口工程导航工程导航设置设置引脚锁定编辑器引脚锁定编辑器开始编译开始编译分析综合分析综合延时分析延时分析开始仿真开始仿真编译报告编译报告编程器编程器时序收敛编辑时序收敛编辑 timing closure, 意思就是说布线后可能会有时序不满足的问题,那么就要解决这个问题,解决时序不满足的工作就叫timing closure。2.3 Quartus II的图形编辑输入法的图形编辑输入法图形编辑输入法也称为原理图输入设计法。用图形编辑输入法也称为原理图输入设计法。用Quartus II的原理图输入设计法进行数字系统设计时，的原理图输入设计法进行数字系统设计时，
6、不需要任何硬件描述语言知识，在具有数字逻辑电不需要任何硬件描述语言知识，在具有数字逻辑电路基本知识的基础上，就能可使用路基本知识的基础上，就能可使用Quartus II提供提供EDA平台，设计数字电路或系统。平台，设计数字电路或系统。 为了方便电路设计，设计者首先应当在计算机为了方便电路设计，设计者首先应当在计算机中建立自己的工程目录（如中建立自己的工程目录（如d:myeda）。将自己的。将自己的全部全部EDA设计文件放在文件夹中。设计文件放在文件夹中。 在在Quartus II平台上，使用图形编辑输入法设计电路平台上，使用图形编辑输入法设计电路的操作流程包括编辑（设计输入）、编译、仿真和编程
7、下的操作流程包括编辑（设计输入）、编译、仿真和编程下载等基本过程。用载等基本过程。用Quartus II图形编辑方式生成的图形文图形编辑方式生成的图形文件默认的扩展名为件默认的扩展名为.bdf。 工程文件夹的名称不要使用汉字，工程文件夹的名称不要使用汉字，最好也不要使用数字最好也不要使用数字。 注意注意编辑原理图编辑原理图编译设计文件编译设计文件仿仿 真真选择目标器件选择目标器件引脚锁定引脚锁定再次编译再次编译硬件调试硬件调试编程下载编程下载Quartus 原理图输入的基本操作原理图输入的基本操作使用使用Quartus II设计电路系设计电路系统之前，需要先建立设计项目（统之前，需要先建立设计
8、项目（Project）。例如，用图形编辑法）。例如，用图形编辑法设计设计8位加法器位加法器adder8时，需要先时，需要先建立建立adder8的设计项目。在的设计项目。在Quartus II集成环境下，执行集成环境下，执行“File”菜单的菜单的“New Project Wizard”命令，弹出如图所示的新命令，弹出如图所示的新建设计项目对话框的建设计项目对话框的“New Project Wizard: Directory,Name,TOP-Level Entuty page 1 of 5”页面（新建页面（新建设计项目对话框共设计项目对话框共5个页面）。个页面）。2.3.1 编辑输入图形设计文
9、件编辑输入图形设计文件 此页面用于此页面用于登记工程设计文件的地址（文件夹）、设登记工程设计文件的地址（文件夹）、设计项目的名称和顶层文件实体名计项目的名称和顶层文件实体名。在对话框的第一栏中填。在对话框的第一栏中填入项目所在的文件夹名；第二栏是设计项目名，需要填入入项目所在的文件夹名；第二栏是设计项目名，需要填入新的设计项目名，第三栏是顶层文件实体名，需要填入顶新的设计项目名，第三栏是顶层文件实体名，需要填入顶层文件实体的名称。设计项目名和顶层文件实体名可以同层文件实体的名称。设计项目名和顶层文件实体名可以同名，一般在多层次系统设计中，以与设计项目同名的设计名，一般在多层次系统设计中，以与设
10、计项目同名的设计实体作为顶层文件名。实体作为顶层文件名。 新建项目对话框的第新建项目对话框的第2页面用于页面用于增加设计文件，增加设计文件，包括顶层设计文件和其他底层设计文件包括顶层设计文件和其他底层设计文件。如果顶层。如果顶层设计文件和其他底层设计文件已经包含在工程文件设计文件和其他底层设计文件已经包含在工程文件夹中，则在此页面中将这些设计文件增加到新建项夹中，则在此页面中将这些设计文件增加到新建项目中。目中。 新建项目对话框第新建项目对话框第3页面用于页面用于设置编程下载的设置编程下载的目标芯片的类型与型号目标芯片的类型与型号。在编译设计文件前，应先。在编译设计文件前，应先选择下载的目标芯
11、片，否则系统将以默认的目标芯选择下载的目标芯片，否则系统将以默认的目标芯片为基础完成设计文件的编译。目标芯片选择应根片为基础完成设计文件的编译。目标芯片选择应根据支持硬件开发和验证的开发板或试验开发系统上据支持硬件开发和验证的开发板或试验开发系统上提供的可编程逻辑器件来决定。不同的适配板上的提供的可编程逻辑器件来决定。不同的适配板上的可编程逻辑不同。可编程逻辑不同。 新建设计项目对话框的第新建设计项目对话框的第4页面用于页面用于设置第设置第三方三方EDA工具软件的使用，一般情况下可以设工具软件的使用，一般情况下可以设置为置为“不使用不使用”（在第三方工具软件选择框不（在第三方工具软件选择框不出
12、现出现“”）。）。 新建设计项目对话框的第新建设计项目对话框的第5页面用于页面用于显示显示新建设计项目的摘要新建设计项目的摘要，用鼠标点击此页面下方，用鼠标点击此页面下方的的“Finish”按钮，完成新设计项目的建立。按钮，完成新设计项目的建立。 新的项目建立后，在新的项目建立后，在Quartus II集成环境下，执行集成环境下，执行“File”菜单的菜单的“New”命令，在弹出编辑文件类型对话框命令，在弹出编辑文件类型对话框中，选择中，选择 “Block Diagram/Schematic File ”（模块（模块/原原理图文件）方式，进入理图文件）方式，进入Quartus II图形编辑方式
13、的窗口界图形编辑方式的窗口界面。面。 图图2.22 编辑文件类型对话框编辑文件类型对话框在原理图编辑窗中的任何一个位置上用双击在原理图编辑窗中的任何一个位置上用双击鼠标，弹出一个元件选择窗。鼠标，弹出一个元件选择窗。 图图2.23 元件选择框元件选择框基本逻辑元件库基本逻辑元件库参数可设置的强函数元件库参数可设置的强函数元件库基本逻辑元件库中的元件基本逻辑元件库中的元件由此输入所需要的元件名由此输入所需要的元件名MAX+plus库库2022-5-27 在在8位加法器位加法器adder8的设计中，将电路设计需要的的设计中，将电路设计需要的2个个4位加法器位加法器74283以及输入、输出元件符号调
14、人图形编辑框中，根据以及输入、输出元件符号调人图形编辑框中，根据8位加法器设计位加法器设计的原理图，用鼠标完成电路内部的连接以及与输入、输出元件的连接，的原理图，用鼠标完成电路内部的连接以及与输入、输出元件的连接，并将相应的输入元件符号名分别更改为并将相应的输入元件符号名分别更改为“A7.0”和和“B7.0”，把输出，把输出元件的名称分更改为元件的名称分更改为“SUM7.0”和和“COUT”，如图所示。其中，如图所示。其中A7.0和和B7.0是两个是两个8位加数输入端，位加数输入端，SUM7.0是是8位和数输出端，位和数输出端，COUT是是向高位进位输出端。电路设计完成后，用向高位进位输出端。
15、电路设计完成后，用“adder8.bdf ”为文件名保存为文件名保存在工程目录中。在工程目录中。 图图2.24 8位加法器的原理图位加法器的原理图塔形显示塔形显示编程器编程器波形仿真器波形仿真器编译器编译器管脚编辑器管脚编辑器翻转翻转 指针指针文本文本元器件工具元器件工具模块模块正交节点工具正交节点工具正交总线工具正交总线工具正交映射工具正交映射工具橡皮筋工具橡皮筋工具缩放缩放全屏全屏查找查找作图工具作图工具线条部分选择工具线条部分选择工具orthogonal bus tool2022-5-272.3.2 编译设计图形文件编译设计图形文件 执行执行Quartus II主窗口主窗口“Proces
16、sing”菜单的菜单的“Start Compilation”命令，或者在主窗口上直接用鼠标左键点击命令，或者在主窗口上直接用鼠标左键点击“开始编译开始编译”命令按钮，开始对命令按钮，开始对adder8.bdf文件进行编译。文件进行编译。编译工具的编译过程界面如图编译工具的编译过程界面如图2.25所示，编译过程包括分析与所示，编译过程包括分析与综合、适配、编程和时序分析等综合、适配、编程和时序分析等4个环节。个环节。 图图2.25 Quartus II编译工具界面编译工具界面2.3.3 仿真仿真设计文件设计文件1. 建立波形文件建立波形文件 执行执行Quartus II主窗口主窗口“File”菜
17、单的菜单的“New”命令，在弹命令，在弹出编辑文件类型对话框，选择对话框出编辑文件类型对话框，选择对话框“Other Files”中的中的“Vector Waveform File ”方式，进入方式，进入Quartus II波形编辑方波形编辑方式，弹出新建波形文件编辑窗口界面。式，弹出新建波形文件编辑窗口界面。 新建波形文件编辑窗口界面新建波形文件编辑窗口界面2. 输入信号节点输入信号节点 在波形编辑方式下，执行在波形编辑方式下，执行“Edit”菜单下的菜单下的“Insert Node or Bus”命令，或在波形文件编辑窗口的命令，或在波形文件编辑窗口的“Name”栏中点击鼠标右键，在弹出的
18、栏中点击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择快捷菜单中选择“Insert Node or Bus”命令，弹出插入节点或总线命令，弹出插入节点或总线（Insert Node or Bus）对话框，。在）对话框，。在“Insert Node or Bus”对话对话窗口中首先点击窗口中首先点击“Node Finder”键，弹出节点发现者（键，弹出节点发现者（Node Finder）对话框。对话框。 插入信号节点对话框插入信号节点对话框节点发现者对话框节点发现者对话框 在在“Node Finder”对话框的对话框的“Filter”栏目中，用选择栏目中，用选择“Pins:all”项，再点击项，再点击“Sta
19、rt”按钮，这时在窗口左边的按钮，这时在窗口左边的“Nodes Found:”（节点建立）框中将列出该设计项目的全（节点建立）框中将列出该设计项目的全部信号节点。若在仿真中需要观察全部信号的波形，则点击部信号节点。若在仿真中需要观察全部信号的波形，则点击窗口中间的窗口中间的“”按钮；若在仿真中只需要观察部分信号的波按钮；若在仿真中只需要观察部分信号的波形，则首先用鼠标左键将信号名点黑选中，然后点击窗口中形，则首先用鼠标左键将信号名点黑选中，然后点击窗口中间的间的“”按钮，选中的信号即进入到窗口右边的按钮，选中的信号即进入到窗口右边的“Selected Nodes:”（被选择的节点）框中。如果需
20、要删除（被选择的节点）框中。如果需要删除“Selected Nodes:”框中的节点信号，也可以用鼠标将其选中，然后点击框中的节点信号，也可以用鼠标将其选中，然后点击窗口中间的窗口中间的“”按钮。节点信号选择完毕后，点击按钮。节点信号选择完毕后，点击“OK”按按钮。钮。3. 设置波形参量设置波形参量 Quartus II默认的仿真时间域是默认的仿真时间域是1 s，如果需要更长时，如果需要更长时间观察仿真结果，可执行间观察仿真结果，可执行“Edit”命令菜单中的命令菜单中的“End Time”选项，在弹出的如图选项，在弹出的如图2.30所示的所示的“End Time”（设（设置仿真时间域）对话框
21、中，输入适当的仿真时间域（如置仿真时间域）对话框中，输入适当的仿真时间域（如10 s），后点击），后点击“OK”按钮完成设置。按钮完成设置。设置仿真时间域对话框设置仿真时间域对话框执行操作：Edit | end time4. 编辑输入信号编辑输入信号 为输入信号编辑测试电平或数据的示意图如图所示。仿为输入信号编辑测试电平或数据的示意图如图所示。仿真编辑窗口的左侧各种功能选择按钮的主要功能及使用方法真编辑窗口的左侧各种功能选择按钮的主要功能及使用方法如下：如下： 为输入信号编辑测试电平或数据示意图为输入信号编辑测试电平或数据示意图放大放大/缩小工具缩小工具未初始化未初始化（U）强未知强未知（X）
22、0电平（强电平（强0）1电平（强电平（强1）高阻（高阻（Z）弱弱0（L）弱弱1（H）计数值计数值任意值任意值随机随机值值时钟时钟弱未知弱未知（W）无关（无关（DC）反相反相选择工具选择工具文本工具文本工具编辑工具编辑工具全屏显示全屏显示发现发现替换替换5. 波形文件存盘波形文件存盘 执行执行“File”选项的选项的“Save”命令，完成波形文件的存盘。命令，完成波形文件的存盘。6. 运行仿真器运行仿真器 执行执行“Processing”中的中的“Start Simulation”命令，对命令，对设计电路进行仿真。设计电路进行仿真。 8位加法器的仿真波形位加法器的仿真波形2.3.4 编程下载设计
23、文件编程下载设计文件 编程下载是指将设计处理中产生的编程数据文件通过编程下载是指将设计处理中产生的编程数据文件通过EDA软件放到具体的可编程逻辑器件中去的过程。对软件放到具体的可编程逻辑器件中去的过程。对CPLD器件来说是将器件来说是将JED文件下载（文件下载（Down Load）到）到CPLD器件中器件中去，对去，对FPGA来说是将位流数据来说是将位流数据BG文件配置到文件配置到FPGA中去。中去。编程下载需要可编程逻辑器件的开发板或试验开发系统支持。编程下载需要可编程逻辑器件的开发板或试验开发系统支持。1. 基于基于GW48的编程下载过程的编程下载过程 GW48的结构与功能见本书的附录的结
24、构与功能见本书的附录A，基于，基于GW48的的 8位位加法器设计的编程下载过程，包括选择实验模式、引脚锁定加法器设计的编程下载过程，包括选择实验模式、引脚锁定和编程下载三个部分。和编程下载三个部分。 （1）选择实验模式）选择实验模式 用用EDA方式设计的电路的最终目的，是得到满足设计功方式设计的电路的最终目的，是得到满足设计功能的硬件电路，在将设计电路编程下载到目标芯片之前，需能的硬件电路，在将设计电路编程下载到目标芯片之前，需要进行引脚锁定。引脚锁定就是根据目标芯片的引脚分布规要进行引脚锁定。引脚锁定就是根据目标芯片的引脚分布规则，确定设计电路的输入和输出端口与目标芯片的连接关系，则，确定设
25、计电路的输入和输出端口与目标芯片的连接关系，即把哪一条设计电路的输入即把哪一条设计电路的输入/输出端口，连接到目标芯片的哪输出端口，连接到目标芯片的哪一只引脚（一只引脚（Pin）上。）上。 在进行目标芯片的引脚锁定之前，首先需要确定目标芯在进行目标芯片的引脚锁定之前，首先需要确定目标芯片的引脚与片的引脚与GW48的外部设备（如按钮、发光二极管、七段数的外部设备（如按钮、发光二极管、七段数码器等）的连接关系，把目标芯片的引脚与实验开发系统的外码器等）的连接关系，把目标芯片的引脚与实验开发系统的外部设备连接的方式称为实验模式。部设备连接的方式称为实验模式。GW48上的目标芯片与外部上的目标芯片与外
26、部设备连接的方式有十几种，因此其实验模式也有十几种。对于设备连接的方式有十几种，因此其实验模式也有十几种。对于每一个具体的设计，需要选择一个合适模式，才能对其进行完每一个具体的设计，需要选择一个合适模式，才能对其进行完整的实验验证。整的实验验证。8位加法器设计的实验验证可以选择实验电路位加法器设计的实验验证可以选择实验电路结构图结构图NO.1提供的实验模式，即实验模式提供的实验模式，即实验模式NO.1。（2）引脚锁定）引脚锁定 引脚锁定前应首先选择目标芯片，本实验选择的目标芯引脚锁定前应首先选择目标芯片，本实验选择的目标芯片为片为EPF10K10LC84-4。参考附录。参考附录A“GW48使用
27、说明使用说明”中的中的实验电路结构图实验电路结构图NO.1和表和表A.5，确定引脚锁定。，确定引脚锁定。端口名称端口名称 I/O管脚管脚芯片引脚芯片引脚 端口名称端口名称 I/O管脚管脚芯片引脚芯片引脚B0PIO05A4PIO1222B1PIO16A5PIO1323B2PIO27A6PIO1424B3 PIO38A7PIO1525B4PIO49SUM0PIO2439B5PIO510SUM1PIO2547B6PIO611SUM2PIO2648B7PIO716SUM3PIO2749A0PIO817SUM4PIO2850A1PIO918SUM5PIO2951A2PIO1019SUM6PIO3052A
28、3 PIO1121SUM7PIO3153COUTPIO39658位加法器与目标芯片引脚的连接关系表位加法器与目标芯片引脚的连接关系表（3）下载设计文件）下载设计文件 在在Quartus II软件界面上选择软件界面上选择“Tools”的编程器的编程器“Programmer”命令或者用鼠标左键直接点击命令或者用鼠标左键直接点击“Programmer”命令按钮，弹出设置编程方式窗口。命令按钮，弹出设置编程方式窗口。 设置编程方式窗口设置编程方式窗口 下载设计文件之前需要设定编程方式。在设置编程方式下载设计文件之前需要设定编程方式。在设置编程方式窗口中，用鼠标左键点击窗口中，用鼠标左键点击“Hardw
29、are”（硬件设置）按钮，（硬件设置）按钮，在弹出在弹出“Hardware Setup”硬件设置对话框中点击硬件设置对话框中点击“Add Hardware”按钮，在弹出的添加硬件对话框中选择按钮，在弹出的添加硬件对话框中选择“ByteBlasterMVLP1”编程方式。编程方式。ByteBlasterMVLP1编程方式对应计算机的并行口编程下载通道，编程方式对应计算机的并行口编程下载通道，“MV”是混合是混合电压的意思，主要指对电压的意思，主要指对ALTERA的各类芯片电压的的各类芯片电压的FPGA/CPLD都能由此编程下载。都能由此编程下载。 硬件设置完成后，在返回到的设置编程方式窗口中，在
30、硬件设置完成后，在返回到的设置编程方式窗口中，在“Mode:”栏目选择栏目选择Passive Serial模式，该模式适用于模式，该模式适用于Altera公司的可编程逻辑器件。公司的可编程逻辑器件。 完成上述操作后，执行完成上述操作后，执行“Processing”的的“Stare”命令，命令，或者用鼠标左键点击设置编程方式窗口左边开始编程按钮或者用鼠标左键点击设置编程方式窗口左边开始编程按钮“Start”，实现设计电路到目标芯片的编程下载。，实现设计电路到目标芯片的编程下载。 （4）硬件验证设计电路）硬件验证设计电路 用并行电缆将用并行电缆将GW48与计算机的并行接口连接在一起，与计算机的并行
31、接口连接在一起，打开打开GW48的电源，按动模式选择开关选择工作模式的电源，按动模式选择开关选择工作模式“1”。按。按动动GW48实验板上的十六进制数输入按钮实验板上的十六进制数输入按钮“键键4”、“键键3”、“键键2”和和“键键1”，得到，得到A7.0和和B7.0不同的输入组合；观不同的输入组合；观察输出发光二极管察输出发光二极管“D8”的亮灭及的亮灭及“数码数码8”和和“数码数码7”上的数上的数字组合，硬件验证字组合，硬件验证8位加法器的功能。位加法器的功能。 课堂提问2.4 MAX+PLUS 设计项目的转换设计项目的转换 Quartus II软件可以将软件可以将MAX+PLUS 设计的项
32、目转换到设计的项目转换到Quartus II环境下执行，执行环境下执行，执行Quartus II主窗口主窗口“File”菜单的菜单的“Convert MAX+PLUS Project”命令，完成命令，完成MAX+PLUS 设计文件到的设计文件到的Quartus II设计项目的转换，并建立设计项目的转换，并建立Quartus II设计项目名称（如设计项目名称（如cont10）。）。 “Convert MAX+PLUS Project”对话框对话框2.5 Quartus II宏功能模块的使用方法宏功能模块的使用方法 使用使用Quartus II 的的MegeWizard Plug-In Manag
33、er中的中的宏功能模块可以帮助用户完成一些复杂系统的设计，并可以宏功能模块可以帮助用户完成一些复杂系统的设计，并可以方便地对现有的设计文件进行修改。这些宏功能模块包括方便地对现有的设计文件进行修改。这些宏功能模块包括LPM（Library Parameterized Megafunction）、）、MegaCore（例如（例如FFT、FIR等）和等）和AMMP（Altera Megafunction Partners Program，例如，例如PCI、DDS等）。等）。下面以波形发生器的设计为例，介绍下面以波形发生器的设计为例，介绍Quartus II宏功能模块的宏功能模块的使用方法。使用方法
34、。 2.5.1 设计原理设计原理 在波形发生器的原理图中，在波形发生器的原理图中，lpm_counter0是是LPM计数器，计数器，lpm_rom0是是LPM只读存储器（只读存储器（ROM）。）。ROM中保存的是某中保存的是某种波形信号（如锯齿波或正弦波）的数据，其地址由计数器种波形信号（如锯齿波或正弦波）的数据，其地址由计数器lpm_counter0提供。提供。lpm_counter0是一个是一个8位加法计数器，位加法计数器，在时钟的控制下计数器的输出在时钟的控制下计数器的输出q7.0由由00000000到到11111111循环变化，使循环变化，使ROM输出周期性的波形信号的数据。输出周期性
35、的波形信号的数据。 波形发生器的原理图波形发生器的原理图2.5.2 编辑输入顶层设计文件编辑输入顶层设计文件 首先为波形发生器建立新的设计项目首先为波形发生器建立新的设计项目“mydds”，并选择，并选择Cyclone系列的系列的EP1C6Q240C8作为设计项目的下载目标芯片。作为设计项目的下载目标芯片。然后执行然后执行“File”菜单的菜单的“New”命令，打开一个新的命令，打开一个新的“Block Diagram/Schematic File ”编辑窗口。编辑窗口。 1. 加入计数器元件加入计数器元件 用鼠标双击原理图编辑窗，用鼠标双击原理图编辑窗，在弹出的元件选择窗的在弹出的元件选择窗
36、的“Libraries”栏目中选择栏目中选择“arithmetic”的的“lpm_counter”（计数器）（计数器）LPM元件。元件。LPM是参数化的多是参数化的多功能库元件，每一种功能库元件，每一种LPM元件元件都具有许多端口和参数，通过都具有许多端口和参数，通过对端口的选择与参数的设置得对端口的选择与参数的设置得到设计需要的元件。到设计需要的元件。pm_counter元件选择窗元件选择窗 计数器元件选定后用鼠标点击计数器元件选定后用鼠标点击“OK”按钮，弹出按钮，弹出“MegaWizard Plug-In Managerpage 2c”对话框页面。在对话框页面。在该对话框页面中，选择该对
37、话框页面中，选择VHDL（或（或Verilog HDL）作为输出文）作为输出文件的类型，并将生成的计数器名称及保存的文件夹输入到件的类型，并将生成的计数器名称及保存的文件夹输入到“What name do you want for the output file ？”栏目中。栏目中。MegaWizard Plug-In Managerpage 2c对话框页面对话框页面 完成上述操作后，点击完成上述操作后，点击“Next”按钮，进入计数器参按钮，进入计数器参数设置的下一个对话框页面数设置的下一个对话框页面“MegaWizard Plug-In Manager LPM_COUNTERpage 1
38、of 4”。在此页面中。在此页面中设置计数器的设置计数器的q输出位数为输出位数为8bit，时钟输入，时钟输入clock的有效边的有效边沿为沿为“Up only”（上升沿有效）。时钟边沿也可以选择（上升沿有效）。时钟边沿也可以选择“Down only”（下降沿有效）或（下降沿有效）或“Updown”（双边沿有（双边沿有效）。效）。LPM_COUNTERpage 1 of 4”对话框页面对话框页面 完成计数器此页的参数设置后点击完成计数器此页的参数设置后点击“Next”按钮，进入按钮，进入计数器参数设置的计数器参数设置的“MegaWizard Plug-In Manager LPM_COUNTER
39、page 2 of 4”对话框页面。在此对话框页对话框页面。在此对话框页面中，选择计数器的类型为面中，选择计数器的类型为“Plain binary”（二进制）。计数（二进制）。计数器的类型除了二进制外，还可以选择任意模值，如器的类型除了二进制外，还可以选择任意模值，如5、10、60等。另外，计数器还可以增加一些输入或输出端口，如等。另外，计数器还可以增加一些输入或输出端口，如“Clock Enable”（时钟使能）、（时钟使能）、“Cary-in”（进位输入）、（进位输入）、“Count Enable”（计数器使能）和（计数器使能）和“Cary-out”（进位输（进位输出）。出）。 LPM_C
40、OUNTERpage 2 of 4”对话框页面对话框页面 完成计数器此页的参数设置后点击完成计数器此页的参数设置后点击“Next”按钮，进入按钮，进入计数器参数设置的计数器参数设置的“MegaWizard Plug-In Manager LPM_COUNTERpage 3 of 4”对话框页面。此页面用于对话框页面。此页面用于为计数器添加同步或异步输入控制端，如为计数器添加同步或异步输入控制端，如“Clear”（清除）、（清除）、“Load”（预置）等。（预置）等。LPM_COUNTERpage 3 of 4”对话框页面对话框页面 点击点击“Next”按钮，进入计数器参数设置的按钮，进入计数器
41、参数设置的“MegaWizard Plug-In Manager LPM_COUNTERpage 4 of 4”对话框页面，这是计数器参数设置的最后一个页面，对话框页面，这是计数器参数设置的最后一个页面，主要用于选择生成计数器的输出文件，如主要用于选择生成计数器的输出文件，如VHDL的文本文件的文本文件“lpm_rom0.vhd”、图形符号文件、图形符号文件“lpm_rom0.bsf”等。等。至此，计数器参数设置完成，用鼠标左键点击点击至此，计数器参数设置完成，用鼠标左键点击点击“Finish”按钮结束设置。按钮结束设置。LPM_COUNTERpage 4 of 4”对话框页面对话框页面2.
42、建立存储器初值设定文件建立存储器初值设定文件 为了将数据装入为了将数据装入ROM中，在加入并设置中，在加入并设置ROM之前，应之前，应首先建立一个存储器初值设定文件（或称为首先建立一个存储器初值设定文件（或称为.mif格式文件）。格式文件）。 在在Quartus II集成环境下，执行集成环境下，执行“File”菜单的菜单的“New”命令，打开一个新的命令，打开一个新的“Memory initialization file”（存储器（存储器初值设定文件）编辑窗口，在弹出的存储器参数设置对话框初值设定文件）编辑窗口，在弹出的存储器参数设置对话框中输入存储器的字数（中输入存储器的字数（Number
43、of words）为）为256，字长，字长（Word size）为）为8位。位。存储器参数设置对话框存储器参数设置对话框 存储器的参数设置结束后点击存储器的参数设置结束后点击“OK”按钮，弹出存按钮，弹出存储器初值设定文件的界面，将此文件以储器初值设定文件的界面，将此文件以.mif为类型属性（如为类型属性（如mydds.mif）保存在工程目录中。在存储器初值设定文件的）保存在工程目录中。在存储器初值设定文件的界面中，执行界面中，执行Address Radix项则可对存储器的地址基数进项则可对存储器的地址基数进行选择，地址有行选择，地址有Binary、Decimal、Octal和和Hexadec
44、imal等等4种基数数制选择。执行种基数数制选择。执行Memory Radix项则可对存储器单项则可对存储器单元中的数据基数进行设置，存储器数据有元中的数据基数进行设置，存储器数据有Binary、Hexadecimal、Octal、Signed Decimal和和Unsigned Decimal等等5种基数选择。种基数选择。 存储器初值设定文件的界面存储器初值设定文件的界面 将数据加入存储器初值设定文件中。新建的存储器初将数据加入存储器初值设定文件中。新建的存储器初值设定文件中的数据全部为值设定文件中的数据全部为0，在存储器初值设定文件的界面，在存储器初值设定文件的界面可以直接输入每个存储器字
45、的数据，也可以用鼠标点击文件可以直接输入每个存储器字的数据，也可以用鼠标点击文件界面，在弹出的格式文件操作快捷菜单提示下，完成数据输界面，在弹出的格式文件操作快捷菜单提示下，完成数据输入。入。 “Custom Fill Cells”对话框对话框格式文件操作快捷菜单格式文件操作快捷菜单 例如，在弹出的格式文件操作快捷菜单中选择例如，在弹出的格式文件操作快捷菜单中选择“Custom Fill Cells”（块填充）项，在弹出（块填充）项，在弹出“Custom Fill Cells”对话框的对话框的“Starting address”栏目内输入起始地址栏目内输入起始地址（如（如00），在），在“En
46、ding address”栏目内输入结束地址（如栏目内输入结束地址（如ff）；将）；将“Incrementing/Decrementing”选中后，在选中后，在“Starting Value”栏目中输入起始值（如栏目中输入起始值（如0），在），在“Increment by”（或（或Decrement by）栏目中输入增加（或）栏目中输入增加（或减少）值（如减少）值（如2）。完成上述操作后点击）。完成上述操作后点击“OK”按钮，结按钮，结束束.mif格式文件中的数据填充。数据填充的结果为：从格式文件中的数据填充。数据填充的结果为：从00地地址开始到址开始到ff地址结束，数据由地址结束，数据由00
47、值开始存储于值开始存储于00地址单元，地址单元，并将此值递增并将此值递增2后填入下一个存储单元；当递增的值大于后填入下一个存储单元；当递增的值大于8位位二进制数的最大值（即二进制数的最大值（即255）后，数据又从）后，数据又从00值开始重新填值开始重新填写，直至结束地址为止。用上述方法产生的存储器初始数据写，直至结束地址为止。用上述方法产生的存储器初始数据实际是一个锯齿波发生器的数据。实际是一个锯齿波发生器的数据。 3. 加入只读存储器加入只读存储器ROM元件元件 用鼠标双击原理图编辑窗，在弹出的元件选择窗的用鼠标双击原理图编辑窗，在弹出的元件选择窗的“Libraries”栏目中选择栏目中选择
48、“storage”的的“lpm_rom”（只读（只读存储器存储器ROM）LPM元件。用鼠标点击元件。用鼠标点击“OK”按钮后弹出按钮后弹出“MegaWizard Plug-In Managerpage 2c”对话框页面。对话框页面。在该对话框页面中，选择在该对话框页面中，选择VHDL（或（或Verilog HDL）作为输）作为输出文件的类型，并将生成的只读存储器名称及保存的文件夹）出文件的类型，并将生成的只读存储器名称及保存的文件夹）输入到输入到“What name do you want for the output file ？”栏目中。栏目中。 MegaWizard Plug-In Ma
49、nagerpage 2c对话框对话框 完成上述操作后，点击完成上述操作后，点击“Next”按钮，进入按钮，进入ROM参数设参数设置的下一个对话框页面置的下一个对话框页面“MegaWizard Plug-In Manager LPM_ROMpage 1 of 4”。在此页面中设置。在此页面中设置ROM的的q输出输出位数为位数为8bit，字数为，字数为256，采用单时钟控制方式。，采用单时钟控制方式。LPM_ROMpage 1 of 4对话框页面对话框页面 完成页的参数设置后点击完成页的参数设置后点击“Next”按钮，进入按钮，进入ROM参数参数设置的设置的“MegaWizard Plug-In
50、Manager LPM_ROMpage 2 of 4”对话框页面。此对话框页面用于选择对话框页面。此对话框页面用于选择ROM的的clken（时钟使能）和（时钟使能）和aclr（清除）输入控制端（本例设计不选（清除）输入控制端（本例设计不选择）。择）。 LPM_ROMpage 2 of 4对话框页面对话框页面 完成此页的参数设置后点击完成此页的参数设置后点击“Next”按钮，进入按钮，进入ROM参参数设置的数设置的“MegaWizard Plug-In Manager LPM_ROMpage 3 of 4”对话框页面。在此页面的对话框页面。在此页面的“Do you want to”栏目中选中栏目
51、中选中“Yes，use this file for the memory content data”项，并输入初始化数据文件名（如项，并输入初始化数据文件名（如mydds.mif）。另外，将）。另外，将“Alow In-System Memory ”项项选中，表示允许选中，表示允许Quartus II能通过能通过JTAG口对下载于口对下载于FPGA中中的的ROM进行在系统测试和读写。进行在系统测试和读写。 LPM_ROMpage 3 of 4对话框页面对话框页面 完成此页的参数设置后点击完成此页的参数设置后点击“Next”按钮，进入按钮，进入ROM参参数设置的数设置的“MegaWizard P
52、lug-In Manager LPM_ROMpage 4 of 4”对话框页面。这是对话框页面。这是ROM参数设置参数设置的最后一个页面，此页面主要用于选择生成的最后一个页面，此页面主要用于选择生成ROM的输出文件。的输出文件。至此，至此，ROM参数设置完成，用鼠标左键点击参数设置完成，用鼠标左键点击“Finish”按钮按钮结束设置。结束设置。4. 编辑和编译顶层设计文件编辑和编译顶层设计文件 在新建的图形编辑窗口中加入计数器在新建的图形编辑窗口中加入计数器lpm_couter0和和只读存储器只读存储器lpm_rom0元件后，再加入设计电路的输入和元件后，再加入设计电路的输入和输出元件，按照波
53、形发生器原理图完成电路中的连线。以输出元件，按照波形发生器原理图完成电路中的连线。以“mydds.bdf”作为顶层文件名将设计文件保存于工程目作为顶层文件名将设计文件保存于工程目录中，并通过录中，并通过Quartus II的编译。的编译。2.5.3 仿真顶层设计文件仿真顶层设计文件 为波形发生器设计建立仿真文件，然后执行为波形发生器设计建立仿真文件，然后执行“Processing”中的中的“Start Simulation”命令，或点击命令，或点击“Start Simulation”按钮，对波形发生器设计电路进行仿真，按钮，对波形发生器设计电路进行仿真，仿真波形输出的数据就是在存储器初值设定文
54、件中加入的仿真波形输出的数据就是在存储器初值设定文件中加入的（锯齿波发生器）数据。（锯齿波发生器）数据。波形发生器的仿真结果波形发生器的仿真结果2.5.5 图形文件的转换图形文件的转换 为了使利用为了使利用Quartus II宏功能模块设计的电路能在其他宏功能模块设计的电路能在其他软件平台运行和验证，可将其转换为软件平台运行和验证，可将其转换为HDL文件。执行文件。执行Quartus II主窗口主窗口“File”菜单的菜单的“Create/Update”项的项的“Create HDL Design File for Current File”命令，弹出产命令，弹出产生生HDL文件对话框，选择产
55、生文件对话框，选择产生VHDL或或Verilog HDL类型文类型文件。件。HDL文件类型确定后，用鼠标左键点击文件类型确定后，用鼠标左键点击“OK”按钮，即按钮，即可为当前的设计产生可为当前的设计产生VHDL文件或文件或Verilog HDL文件。文件。 EDA工具软件的使用方法QartusII的安装与使用一、QuartusII的安装 1. 软件的安装 2. 硬件驱动程序的安装二、QuartusII的使用 1. QuartusII软件的主界面介绍 2. 菜单和图标 3. QuartusII的使用 （1）编辑输入图形设计文件 （2）编译设计文件 （3）仿真设计文件 QuartusII 软件的安
56、装，只要把软件的安装，只要把QuartusII软件光盘放入计算机的光驱中，软件光盘放入计算机的光驱中，安装光盘将自动引导完成安装光盘将自动引导完成Quartus II的安的安装。软件安装结束之后，还必须在软件中装。软件安装结束之后，还必须在软件中指定指定Altera公司的授权文件公司的授权文件（License.dat），才能正常使用），才能正常使用Quartus II软件。软件。一、一、QuartusII的安装的安装返回1. 软件安装软件安装（1） Install, copy sys_cpy.dll to C:alteraquartus50bin and overwrite the old o
57、ne. （2）copy license.dat to c:altera, then edit it: replace all “112233445566” with your true hostid. 在在“开始开始”菜单中选择菜单中选择 运行运行，敲入，敲入 CMD，然后在，然后在命令行窗口中键入命令行窗口中键入 “IPconfig -all”，即可看到，即可看到HostID（Physical Address） （3）start quartus, when asked for license, select c:alteralicense.dat返回2. 硬件驱动程序的安装硬件驱动程序的安装
58、在在winxp中，硬件驱动程序的具体安装如下：中，硬件驱动程序的具体安装如下：（1）打开控制面板）打开控制面板 | 添加硬件，点添加硬件，点“下一步下一步”；（2）选择）选择“是，我已经连接了此硬件是，我已经连接了此硬件”，按向导进行至下面，按向导进行至下面的界面时，选择的界面时，选择“添加新的硬件设备添加新的硬件设备”，再，再“下一步下一步”；（3）选择）选择“安装我手动从列表选择的硬件安装我手动从列表选择的硬件”，然后，然后“下一下一步步”；（4）在打开的对话框中选择）在打开的对话框中选择“声音、视频和游戏控制器声音、视频和游戏控制器”，再再“下一步下一步”；（5）选择）选择“从磁盘安装从
59、磁盘安装”，在弹出的对话框中单击，在弹出的对话框中单击“浏览浏览”浏览驱动程序所在的目录：浏览驱动程序所在的目录：QuartusII的安装目录的安装目录dirverswin2000，选择，选择“WIN2000.inf”，单击，单击“确定确定”。返回二、QartusII的使用 为了方便电路设计，设计者首先应当为了方便电路设计，设计者首先应当在计算机中建立自己的工程目录。例如，在计算机中建立自己的工程目录。例如，将自己的全部将自己的全部EDA设计文件放在设计文件放在d:myeda文件夹中，而为图形编辑设计文件夹中，而为图形编辑设计建立建立d:myedamygdf文件夹，为文件夹，为VHDL文本编辑
60、设计建立文本编辑设计建立d:myedamyvhdl等。等。返回1. Quartus II软件的主界面介绍软件的主界面介绍界面一：界面一：quartusII主界主界面面返回界面二：界面二：max+plusII主界面主界面两种界面的切换两种界面的切换2. 菜单和图标帮助帮助重复重复撤销撤销粘贴粘贴复制复制剪切剪切打印打印保存保存打开文件打开文件新建文件新建文件返回菜单和图标续编程器编程器编译报告编译报告仿真仿真时序分析时序分析分析综合分析综合编译编译停止停止时序收敛规划器时序收敛规划器配置编辑器配置编辑器设置设置导航器导航器3. QuartusII的使用 在在Quartus II平台上，使用图形编
61、辑输平台上，使用图形编辑输入法设计电路的操作流程包括编辑（设计入法设计电路的操作流程包括编辑（设计输入）、编译、仿真和编程下载等基本过输入）、编译、仿真和编程下载等基本过程。用程。用Quartus II图形编辑方式生成的图形图形编辑方式生成的图形文件默认的扩展名为文件默认的扩展名为.bdf。返回原理图输入的设计流程编辑原理图编辑原理图编译设计文件编译设计文件仿真设计文件仿真设计文件产生元件符号产生元件符号引脚锁定引脚锁定再次编译再次编译硬件调试硬件调试编程下载编程下载 选择目标器件选择目标器件 使用使用Quartus II设计电路系统之前，需要先建立设计电路系统之前，需要先建立设计项目（设计项
62、目（Project）。例如，用图形编辑法设计）。例如，用图形编辑法设计8位位加法器时，需要先建立加法器时，需要先建立8位加法器的设计项目。在位加法器的设计项目。在Quartus II集成环境下，执行集成环境下，执行“File”菜单的菜单的“New Project Wizard”命令，弹出如图所示的新建设计项命令，弹出如图所示的新建设计项目对话框的目对话框的“New Project Wizard: Directory,Name,TOP-Level Entuty page 1 of 5”页面（新建设计项目对话框共页面（新建设计项目对话框共5个页面）。个页面）。（1）编辑输入图形设计文件返回 此页面
63、用于此页面用于登记工程设计登记工程设计文件的地址（文件夹）、设计文件的地址（文件夹）、设计项目的名称和顶层文件实体名项目的名称和顶层文件实体名。在对话框的第一栏中填入项。在对话框的第一栏中填入项目所在的文件夹名；第二栏是目所在的文件夹名；第二栏是设计项目名，需要填入新的设设计项目名，需要填入新的设计项目名，第三栏是顶层文件计项目名，第三栏是顶层文件实体名，需要填入顶层文件实实体名，需要填入顶层文件实体的名称。设计项目名和顶层体的名称。设计项目名和顶层文件实体名可以同名，一般在文件实体名可以同名，一般在多层次系统设计中，以与设计多层次系统设计中，以与设计项目同名的设计实体作为顶层项目同名的设计实
64、体作为顶层文件名。文件名。 新建项目对话框的新建项目对话框的第第2页面用于页面用于增加设计增加设计文件，包括顶层设计文文件，包括顶层设计文件和其他底层设计文件件和其他底层设计文件。如果顶层设计文件和其如果顶层设计文件和其他底层设计文件已经包他底层设计文件已经包含在工程文件夹中，则含在工程文件夹中，则在此页面中将这些设计在此页面中将这些设计文件增加到新建项目中。文件增加到新建项目中。新建项目对话框第新建项目对话框第3页面用页面用于于设置编程下载的目标芯片设置编程下载的目标芯片的类型与型号的类型与型号。在编译设计。在编译设计文件前，应先选择下载的目文件前，应先选择下载的目标芯片，否则系统将以默认标
65、芯片，否则系统将以默认的目标芯片为基础完成设计的目标芯片为基础完成设计文件的编译。目标芯片选择文件的编译。目标芯片选择应根据支持硬件开发和验证应根据支持硬件开发和验证的开发板或试验开发系统上的开发板或试验开发系统上提供的可编程逻辑器件来决提供的可编程逻辑器件来决定。不同的适配板上的可编定。不同的适配板上的可编程逻辑不同。程逻辑不同。 新建设计项目对话框的第新建设计项目对话框的第4页面用于页面用于设置第设置第三方三方EDA工具软件的使用，一般情况下可以设工具软件的使用，一般情况下可以设置为置为“不使用不使用”（在第三方工具软件选择框不（在第三方工具软件选择框不出现出现“”）。）。 新建设计项目对
66、话框的第新建设计项目对话框的第5页面用于页面用于显示显示新建设计项目的摘要新建设计项目的摘要，用鼠标点击此页面下方，用鼠标点击此页面下方的的“Finish”按钮，完成新设计项目的建立。按钮，完成新设计项目的建立。 新的项目建立后，新的项目建立后，在在Quartus II集成环境下集成环境下，执行，执行“File”菜单的菜单的“New”命令，在弹出编命令，在弹出编辑文件类型对话框中，辑文件类型对话框中，选择选择“Block Diagram/Schematic File ”（模块（模块/原理图文件）方式，进原理图文件）方式，进入入Quartus II图形编辑方图形编辑方式的窗口界面。式的窗口界面。 图图2.22 编辑文件类型对话框编辑文件类型对话框在原理图编辑窗中的任何一个位置上用双击在原理图编辑窗中的任何一个位置上用双击鼠标，弹出一个元件选择窗。鼠标，弹出一个元件选择窗。 图图2.23 元件选择框元件选择框基本逻辑元件库基本逻辑元件库参数可设置的强函数元件库参数可设置的强函数元件库基本逻辑元件库中的元件基本逻辑元件库中的元件由此输入所需要的元件名由此输入所需要的元件名MAX+plus库库
