实验1 Quartus II与DE2入门指导.docx

1、实验1 Quartus II与DE2入门指导Quartus II 9.0与DE2入门指导目录：典型的计算机辅助设计流程开始新建一个项目（project）VHDL设计输入编译设计管脚分配仿真设计电路规划、配置FPGA器件测试设计的电路一个典型的FPGA计算机辅助设计流程如图1所示。 图1设计流程的步骤：设计输入（Design Entry）：用原理图或者硬件描述语言说明设计的电路。综合（Synthesis）：将输入的设计综合成由FPGA芯片的逻辑元件组成的电路。功能仿真（Functional Simulation）：测试、验证综合的电路功能正确与否，不考虑延时。适配（Fitting）：将工程的逻辑

2、和时序要求与器件的可用资源相匹配。它将每个逻辑功能分配给最佳逻辑单元位置，进行布线和时序分析，并选定相应的互连路径和引脚分配。时序分析（Timing Analysis）：通过对适配电路传播延迟的分析，提供电路的性能指标。时序仿真（Timing Simulation）：验证电路的功能和时序的正确性。编程和下载配置（Programming and Configuration）：在FPGA上实现设计的电路。本文主要介绍Quartus II 9.0的基本特性。演示如何用VHDL在QuartusII9.0平台设计和实现“七人表决器”电路。包括：1创建一个项目（project）；2用VHDL代码设计输入；

3、3综合；4适配；5分配管脚；6仿真；7编程与下载。 1 创建一个项目（1）启动Quartus II（双击桌面图标），选择FileNew Project Wizard，弹出窗口（图2） 图 2（2）选择Next，如图3输入项目路径和项目名。本例中，工作路径为C: alteradecision，工程名和顶层实体名为decision。注意：若设计中包含多个实体，则工程名必须和顶层实体名相同，底层实体的名字不能是工程名。以后的实验会有多个实体，必须注意这一点。初学者有30%的错误于此相关。本实验中， C: alteradecision为工作路径，decision既是工程名，又是顶层实体名。图3接着按N

4、ext，出现图4，提示：输入的项目文件夹不存在，是否要创建。选择“是”。图4（3）新建项目向导里可以添加已存在的文件，我们这个项目没有要包含已存在的文件，在图5选择Next。 图5（4）我们需要指定实现电路的目标器件，在图 6中Device family的Family中选择Cyclone II，在Available devices里选择EP2C35F672C6。（DE2上使用的型号），选择Next。 图 6（5）在图 7里我们可以指定第三方的开发工具，本文只用到Quartus II，未用其他工具，所以选择Next。 图 7（6）一份摘要出现在图 8，按Finish，返回Quartus II的主

5、界面。 图 82 用VHDL代码设计输入本文以实现一个7人表决器电路为例。使用Quartus II的文本编辑器，File New出现图9，选择VHDL File，ok确认。 图9File Save as,如图 10，文件名为decision，文件类型为VHDL File，保存。图 10在文本编辑器里输入代码，保存。3 编译设计的电路Processing Start Compilation，或者单击开始编译，编译完成，会有提示。编译成功，如图11所示。图11图12所示为编译报告，图12如果编译提示错误，可以在信息栏双击错误提示，光标会回到错误处，修正，重新编译即可。 4 管脚分配我们用到7个拨动

6、开关SW0SW6提供外部输入和一个发光二极管LEDR0，对应的FPGA管脚可查手册“DE2_Pin_Table”。用Assignment Pins指定管脚 Assignments Pins，如图 13。所用到的管脚列在下方。按下表在LOCATION列选择管脚SW0PIN_N25SW1PIN_N26SW2PIN_P25SW3PIN_AE14SW4PIN_AF14SW5PIN_AD13SW6PIN_AC13LEDR0PIN_AE23图13分配结果如图14所示图 14然后保存：File Close。重新按进行编译。5 仿真在仿真之前，需要创建测试用的波形文件： （1）File New 在图 17窗口

7、中选择Vector Waveform File，ok确认。 图17（2）波形文件编辑器如图 18所示 图 18保存文件为decision.vwf，设置仿真时间：Edit End time ，设置为200ns。选择View Fit in Window 调节窗口显示的效果如图19。图 19（3）添加电路仿真需要的节点 Edit Insert Nodes or Bus 打开图 20所示的窗口，单击Node Finder， 图 20在图21所示的窗口里，filter选择Pins：all，单击List，列出输入、出节点，单击选择，ok确认。 图 21（4）设定a,b,c,d,e,f,g的值，如图 22。

8、保存。 图 22功能仿真仿真之前，需要创建功能仿真连线表：Processing Generate Functional Simulation Netlist。选择Assignments Settings 打开设置窗口，仿真模式选择Functional，如图23。Ok确认。通过Processing Start Simulation 或者开始仿真，仿真结果如图 24。 图 23图 24时序仿真当通过功能仿真确认设计的电路功能正确之后，开始时序仿真。在图 23的仿真模式选择Timing，然后开始仿真，结果如图 25。可以看到约有7ns的延迟。 图 256 编程和配置PFPGA首先连接电源适配器和us

9、b数据线，在DE2开发板上，靠近电源的usb接口连接到数据线。DE2支持2种程序烧录方式：JTAG和AS。JTAG模式把程序直接写在FPGA芯片里，断电后数据丢失。AS模式把数据写在配置的存储芯片里，每次通电后，数据会自动装载到FPGA芯片里。两种模式的选择由RUN/PROG开关的位置决定，JTAG模式对应RUN档，AS模式对应PROG档。 （1） JTAG模式编程把RUN/PROG开关置于RUN档。选择 Tools Programmer 打开窗口如图26。这里要指定编程用到的硬件和模式。模式选择JTAG，硬件设置为USB_blaster，如果缺省没有选择，单击Hardware Setup，在

10、图 27中选择。 图 26图 27图 28注意编程的器件和文件是否已添加到图 28中，没有的话，手动添加。单击Start开始编程。 (2) Active Serial模式将RUN/PROG开关置于PROG档，选择assignments device device and pin options configuration 选择EPCS16。确认后在Quartus II的主界面选择tools programmer 确认hardware setup为usb_blaster, mode为active serial programming, 文件为.pof文件，勾选program/configure, start 7 验证电路设计把 RUN/PROG开关置于PROG档，切换SW0-SW6的4组不同组合，观察LEDR0，验证设计。