FPGA开发入门教程.pdf

FPGA开发入门教程.pdf

《FPGA开发入门教程.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《FPGA开发入门教程.pdf（51页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

AlteraFPGA开发入门教程Reversion1.0Copyright2013云虎科技目录目录第一章AlteraFPGA开发流程概述.11.1你需要准备的.11.2AlteraFPGA基本开发流程.1第二章QuartusII软件安装教程.4第三章完成第一个FPGA设计.203.1启动和建立QuartusII工程.203.2编辑我们的设计文件.273.3综合、布局布线.303.4引脚约束.343.5再次综合、布局布线.37第四章配置FPGA.384.1JTAG配置.384.2JIC烧写.42第一章AlteraFPGA开发流程概述1第一章AlteraFPGA开发流程概述本章介绍AlteraFPGA的最基本最简单的开发流程，目的在于让您更直观了解FPGA开发设计过程，最快上手FPGA开发，最快找到感觉：

-）1.1你需要准备的兴趣无需多言，兴趣是最好的老师！

基本电路知识学习FPGA最好能懂一些模拟电路和数字电路的基础知识，比如知道什么是高电平、低电平、逻辑门、触发器、电阻电容、发光二极管等。

只需基本概念即可，不要求你是专家。

当然，如果你有单片机之类的开发经验，那会更好！

Verilog语言是的，我们用Verilog进行FPGA设计。

因为近年来，Verilog的使用率已经远远超过VHDL。

你不需要太精通Verilog的语法，但是你需要用硬件的思维来学习和使用Verilog。

在接下来的FPGA学习中，我们会反复强调这一点，以便带给你更深的体会。

硬件平台纸上得来终觉浅。

一块优秀而又易用的入门级FPGA开发板，会祝您一臂之力！

1.2AlteraFPGA基本开发流程图1-1展示了AlteraFPGA的基本开发流程。

第一章AlteraFPGA开发流程概述2图1-1AlteraFPGA基本开发流程这个流程可能是你看过类似教程中最简单的流程。

是的，为了让学者能直观了解FPGA设计流程、快速入门，我们简化了一些东西，但它已经基本完整了。

图1-1分为左右两个虚线框，其中左侧虚线框内的步骤是必须步骤，右侧虚线框内的步骤是可选步骤。

需要特别说明的是，“可选步骤”并非“不重要步骤”，相反，它很重要，至于为什么重要，你将在以后的章节中逐步了解。

通常，我们对任何事物的理解都是从框架开始的，然后再逐步细分、深入。

对于FPGA设计，我们也先从认识它的大概框架（基本设计步骤）开始，然后再详细介绍这些步骤。

第一章AlteraFPGA开发流程概述3下面简要介绍必须步骤的概念。

（1）创建工程创建工程的目的是告诉工具软件（对于Altera家的工具软件，指QuartusII软件）一些基本的信息，比如你打算使用的FPGA型号等。

此外，工程文件将帮你管理一系列与该工程有关的文件和设置（或约束）。

（2）设计输入这个步骤其实就是“编程序”。

当然，用“设计”这个词会更确切因为完成的程序里包含了个人的设计思维，不是照本宣科，你是在“设计”电路，FPGA里的电路。

设计要用到的语言就是Verilog语言了。

（3）综合、布局布线没错，我把两个步骤合在一起了。

因为这两个步骤是QuartusII软件帮我们完成的，一般不需要我们做什么。

综合、布局布线后会生成“报告”，里面一般会有Warnings和Errors。

这些报告信息会辅助你修改你设计中的bug。

（4）配置“配置”这个词也许你听着觉得有点别扭，那就换个说法，叫做“下载”或者“烧程序”吧。

可是在FPGA中，“配置”还是一个比较复杂的活。

这个会在第四章里做详细介绍。

上面介绍的这些只是最基本的步骤（大概框架），让你对FPGA的设计流程有个基本认识，有了这些概念，就可以开始FPGA设计了。

下一章将教你如何安装QuartusII软件。

第二章QuartusII软件安装教程4第二章QuartusII软件安装教程本章以QuartusII12.0为例，手把手教你如何安装和激活QuartusII软件。

安装QuartusII12.0，需要以下三个软件包（如图2-1所示）：

图2-1QuartusII12.0必备安装包三个软件包可以到以下百度网盘下载：

链接:

http:

/密码:

h69f这三个软件包分别为“主程序”、“器件库”和“激活工具”。

整个安装步骤也分成三大部分，分别为“主程序安装”、“器件库安装”和“激活”。

下面分别介绍这三个部分的具体操作。

2.1主程序安装首先双击“主程序”文件，显示如图2-2。

第二章QuartusII软件安装教程5图2-2安装文件需要解包到一个临时文件夹，请选择一个临时文件夹，并且保证有足够的空间（至少5G吧）解包完成后，自动打开正式的安装程序（如图2-3所示）：

第二章QuartusII软件安装教程6图2-3一路点击“Next”，直到出现如下界面。

此时，要求选择Quartus的安装路径（图2-4）：

第二章QuartusII软件安装教程7图2-4这里可以选择安装到d盘、e盘等，但是不建议更改默认路径，尤其是要保证路径中没有空格、中文字符，因为QuartusII不识别这些字符作为路径。

指定完路径后，点击Next，状态如图2-5。

第二章QuartusII软件安装教程8图2-5选择安装内容。

在QuartusII12.0版本中，简化了安装内容的选项。

NiosII工具和QuartusII工具捆绑在一起安装。

如果不安装64位的版本，则直接点击Next，安装程序开始解压复制文件。

完成后，显示如下对话框（图2-6）：

第二章QuartusII软件安装教程9图2-6点击OK即可，安装程序会询问是否需要删除临时文件夹（图2-7）：

图2-7为了节省空间，可以选择Yes来删除临时文件夹。

接着显示安装完成（图2-8）：

第二章QuartusII软件安装教程10图2-8桌面上出现两个图标，分别为QuartusII工具和NiosII工具（图2-9）。

图2-9先不要急着点击上面两个软件图标，因为QuartusII软件还没有完全安装完成（以上只是完全了第一部分“主程序的安装”）。

下面介绍第二部分器件库的第二章QuartusII软件安装教程11安装。

2.2器件库安装双击器件库安装程序，开始安装器件库。

与第一部分相同，一样要选择一个临时文件夹，解开安装程序，一路Next，直到请用户选择安装器件（图2-10）：

图2-10如果硬盘空间充足，可以按默认状态安装所有的器件。

注意，高端器件Stratix系列并不包含在这个器件库中，如需安装需要另外下载。

一路Next到出现下面的界面，表示器件库安装完成（图2-11）：

第二章QuartusII软件安装教程12图2-11点击Finish完成安装。

接下来需要激活。

注意，此时仍然不要打开QuartusII工具和NiosII工具，否则可能导致激活失败。

下面介绍第三个部分激活。

2.3激活先关闭杀毒软件，然后双击“破解工具”的压缩包。

运行“破解器”（图2-12）：

图2-12打开激活工具（图2-13）：

第二章QuartusII软件安装教程13图2-13直接点击“应用”，跳出如下对话框（图2-14）图2-14点击“是”，人工指定位置：

第二章QuartusII软件安装教程14图2-15找到刚才安装QuartusII主程序的目录下的bin文件夹，点选“sys_cpt.dll”（图2-16）：

图2-16第二章QuartusII软件安装教程15接着指定生成license文件的存储位置。

这个可以随意选择。

本例子中选择存放在c:

altera12.0目录下。

点击保存。

生成license文件后，打开桌面上QuartusII图标，显示需要对license进行配置：

图2-17选择最后一项，指定license文件，点击Ok，此时出现license管理窗口（图2-18）：

第二章QuartusII软件安装教程16图2-18在窗口的下方“NetworkInterfaceCard（NIC）ID”框中会显示网卡的mac地址。

如果你的电脑有多个网卡（比如有线网卡和无线网卡），则它会显示多个mac地址。

随意选中其中一个mac地址，并且Ctrl+C复制。

此时随即用记事本打开刚才破解工具生成的license文件（图2-19）第二章QuartusII软件安装教程17图2-19把license文件中的xxxxxx用网卡的mac地址代替掉，如上图所示，保存更改后的license文件。

回到Quartus的license管理窗口，在第一行Licensefile里指定刚才更改好的license文件（图2-20）：

第二章QuartusII软件安装教程18图2-20点击ok，此时QuartusII主界面会启动，安装和激活完成（如下图）。

至此，QuartusII软件安装完成！

（图2-21）第二章QuartusII软件安装教程19图2-21第三章进行第一个FPGA设计20第三章进行第一个FPGA设计本章将引导您使用AlteraQuartusII软件进行第一个FPGA设计。

本章以一个简单的小实验为例，介绍QuartusII软件从启动，建立工程，编辑设计文件，编译、引脚约束，的全部过程，为刚开始选择Altera公司CPLD/FPGA芯片，使用QuartusII软件做开发的同学提供了一个简洁明了的直观印象。

本章以及后续过程使用的QuartusII软件均以12.0版本为例。

其他版本的QuartusII，操作步骤大同小异。

3.1启动和建立QuartusII工程首先，打开QuartusII软件，显示整体界面如图3-1所示。

选择FileNewProjectWizard，也即新建工程向导。

第三章进行第一个FPGA设计21图3-1QuartusII主界面选择新建工程向导之后，会出现新建工程向导的介绍部分，如图3-2所示。

此介绍主要主要说明了新建工程向导的作用，你也可以选择勾上左下角的Dontshowmethisintroductionagain选项，选择以后新建工程时不再出现这个鸡肋的过程。

第三章进行第一个FPGA设计22图3-2新建工程向导-介绍接下来开始正是新建工程。

点击图3-2右下角的NEXT，出现图3-3的界面。

这一步的主要目标是设置工程存放文件夹的路径，工程名称以及顶层实体的名称。

工程路径的默认是在QuartusII的安装路径下，请点击右边的“.按钮设置新的路径。

由于QuartusII是从Unix系统移植的工具软件，因此文件夹的路径和文件名有一定要求。

简单说，就是文件夹名和文件名不要有中文和空格，这点十分重要，不然会出现许多莫名其妙的错误。

我们在d盘下建立一个名为and_gate的文件夹（或目录，接下来我们不区别“文件夹”和“目录”这两种说法），并选择它作为工程目录（也可以不手动建立，将会在下一步提示自动建立）。

第三章进行第一个FPGA设计23图3-3新建工程向导-工程文件夹和名称设置设置完工程目录的路径后，请在第二个文本框内填入工程名称（projectname）。

这里填入and_gate。

这时QuartusII软件会在第三个文本框内自动完成顶层模块的名称，和工程名称一样。

注意，顶层模块的名称不一定要和工程名称一样，但请记住它，后面会用到。

接下来是向工程之中添加