第1次Quartus设计流程

QuartusⅡ设计流程QuartusⅡ软件的用户界面启动QuartusⅡ软件后默认的界面主要由标题栏、菜单栏、工具栏、资源管理窗口、编译状态显示窗口、信息显示窗口和工程工作区等部分组成。QuartusⅡ的开发流程•按照一般编程逻辑设计的步骤，利用QuartusⅡ软件进行开发是可以分为以下四个步骤：（1）输入设计文件；（2）编译设计文件；（3）仿真设计文件；（4）编程下载设计文件。输入设计文件•QuartusⅡ软件的输入法有：1）原理图输入方式、2）文本输入方式（如VHDL、VerilogHDL）3）AHDL输入方式、4）模块输入方式以及5）第三方EDA工具产生的文件以及混合使用以上几种设计输入方法进行设计•本章主要介绍原理图输入法原理图输入法也称为图形编辑输入法，用QuartusⅡ原理图输入设计法进行数字系统设计时，不需要任何硬件描述语言的知识，在具有数字逻辑电路基本知识的基础上，利用QuartusⅡ软件提供的EDA平台设计数字电路或系统。开发过程：一、新建工程1、原理图输入法－建立设计工程建立设计工程的方法如图示：新建工程选项新建工程第一页1、原理图输入法－建立设计工程建立设计工程的方法图示：新建工程第二页新建工程第三页1、原理图输入法－建立设计工程建立设计工程的方法图示：新建工程第四页新建工程第五页二、输入设计文件2、原理图输入法－输入设计文件1）新建工程之后，便可以进行电路系统设计文件的输入。选择file菜单中的New命令，弹出如图所示的新建设计文件类型选择窗口。2）选择New对话框中的DeviceDesignfiles页下的BlockDiagram/SchematicFile，点击OK，打开如图所示的图形编辑器对话框，进行设计文件输入。图形编辑器对话框2、原理图输入法－输入设计文件2、原理图输入法－输入设计文件3）在图形编辑窗口中的任何一个位置双击鼠标，或点击图中的“符号工具”按钮，或选择菜单Edit下的InsertSymbol命令，弹出如右图所示的元件选择窗口Symbol对话框。元件选择窗口三、编译设计文件•选择QuartusⅡ主窗口Process菜单下StartCompilation命令，或者在主窗口的工具栏上直接点击图标可以进行全编译•全编译的过程包括分析与综合（Analysis&Synthesis）、适配（Fitter）、编程（Assembler）、时序分析(ClassicalTimingAnalysis)这4个环节，而这4个环节各自对应相应的菜单命令，可以单独分步执行，也就是分步编译。RTL电路观察器窗口四、RTL电路观察器RTL电路观察器双击结构图中的实例，可以展开此模块的下一级结构图五、仿真设计文件•仿真的目的就是在软件环境下，验证电路的行为和设想中的是否一致。•FPGA/CPLD中的仿真分为功能仿真和时序仿真。功能仿真着重考察电路在理想环境下的行为和设计构想的一致性，时序仿真则在电路已经映射到特定的工艺环境后，考察器件在延时情况下对布局布线网表文件进行的一种仿真。•仿真一般需要建立波形文件、输入信号节点、编辑输入信号、波形文件的保存和运行仿真器等过程。仿真过程1、建立波形文件波形文件用来为设计产生输入激励信号。利用QuartusII波形编辑器可以创建矢量波形文件(.vwf)•创建一个新的矢量波形文件步骤如下：（1）选择QuartusⅡ主界面File菜单下的New命令，弹出新建对话框；（2）在新建话框中选择OtherFiles标签页，从中选择VectorWaveformFile，点击OK按钮，则打开一个空的波形编辑器窗口，主要分为信号栏、工具栏和波形栏。波形编辑器窗口2、输入信号节点（1）在波形编辑方式下，执行Edit菜单中的InsertNodeorBus命令，或者在波形编辑器左边Name列的空白处点击鼠标右键，弹出的InsertNodeorBus对话框2、输入信号节点（2）点击InsertNodeorBus对话框中的NodeFinder…按钮，弹出NodeFinder窗口，在此窗口中添加信号节点。3、编辑输入信号编辑输入信号是指在波形编辑器中指定输入节点的逻辑电平变化，编辑输入节点的波形。在仿真编辑窗口的工具栏中列出了各种功能选择按钮，主要用于绘制、编辑波形，给输入信号赋值。具体功能如下：：在波形文件中添加注释；：修改信号的波形值，把选定区域的波形更改成原值的相反值；：全屏显示波形文件；：放大、缩小波形；：在波形文件信号栏中查找信号名，可以快捷找到待观察信号；：将某个波形替换为另一个波形；：给选定信号赋原值的反值；：输入任意固定的值；：输入随机值：给选定的信号赋值，X表示不定态，0表示赋0，1表示赋1，Z表示高阻态，W表示弱信号，L表示低电平，H表示高电平，DC表示不赋值。3、编辑输入信号：设置时钟信号的波形参数，先选中需要赋值的信号，然后鼠标右键点击此图标弹出Clock对话框，在此对话框中可以设置输入时钟信号的起始时间（StartTime）、结束时间（EndTime）、时钟脉冲周期（Period），相位偏置（Offset）以及占空比。：给信号赋计数值，先选中需要赋值的信号，然后鼠标右键点击此图标弹出如下图所示的CountValue对话框，然后赋值。CountValue对话框的Counting页CountValue对话框的Timing页4、仿真波形文件QuartusⅡ软件中默认的是时序仿真，如果进行功能仿真则需要先对仿真进行设置，步骤如下：（1）选择QuartusⅡ主窗口Assignments菜单下的Settings…命令，可以进入参数设置页面，如下图所示，然后单击SimulationSettings，在右边的对话框中的Simulationmode中选择“Function”；4、仿真波形文件（2）选择QuartusⅡ主窗口Processing菜单下的GenerateFunctionalSimulationNetlist命令，生成功能仿真网表文件；（3）选择QuartusⅡ主窗口Processing菜单下的StartSimulation进行功能仿真。•功能仿真满足要求后，还要对设计进行时序仿真，时序仿真可以在编译后直接进行，但是要将上图中的Simulationmode中设置为“Timing”，设置好以后直接选择StartSimulation命令，执行时序仿真。六、编程下载1、JTAG编程下载模式此方式的操作步骤主要分为3步：•选择QuartusⅡ主窗口的Tools菜单下的Programmer命令或点击图标，进入器件编程和配置对话框。如果此对话框中的HardwareSetup后为“NoHardware”，则需要选择编程的硬件。点击HardwareSetup，进入HardwareSetup对话框，下页图所示，在此添加硬件设备。•配置编程硬件后，选择下载模式，在Mode中指定的编程模式为JTAG模式；•确定编程模式后，单击添加相应的counter.sof编程文件，选中counter.sof文件后的Program/Configure选项，然后点击图标下载设计文件到器件中，Process进度条中显示编程进度，编程下载完成后就可以进行目标芯片的硬件验证了。编程下载对话框1、JTAG编程下载模式AS主动串行编程式的操作步骤如下：（1）选择QuartusⅡ主窗口Assignments菜Device命令，进入Settings对话框的Device页面进行设置，如右图。2、AS主动串行编程模式2、AS主动串行编程模式（2）选择QuartusⅡ主窗口的Tools菜单下的Programmer命令或点击图标，进入器件编程和配置对话框，添加硬件，选择编程模式为ActiveSerialProgram；（3）单击添加相应的counter.pof编程文件，选中文件后的Program/Configure、Verify和BlankCheck项，单击图标下载设计文件到器件中，Process进度条中显示编程进度。下载完成后程序固化在EPCS中，开发板上电后EPCS将自动完成对目标芯片的配置，无须再从计算机上下载程序。QuartusⅡ中宏功能模块的调用方法MegaWizardPlug-InManager第一页•使用QuartusⅡ软件的MegaWizardPlug-InManager中的宏功能模块可以帮助用户调用QuartusⅡ内部已有的IP（知识产权）核来完成一些复杂系统的设计，并可以方便的对调用的IP核的参数进行修改。•下面以一个调用lpm_counter宏功能模块来实现一个十六进制的加法同步计数器为例，简单介绍宏功能模块的使用。•设计开始前新建立一个名为counter16的工程，在工程中新建一个新的bdf文件，选择QuartusⅡ主窗口的Tools菜单下的MegaWizardPlug-InManager命令，进入MegaWizardPlug-InManager对话框第一页，然后依此进行参数的设定，具体的流程如图所示：3.4QuartusⅡ中宏功能模块的调用方法MegaWizardPlug-InManager第二页MegaWizardPlug-InManager第三页3.4QuartusⅡ中宏功能模块的调用方法MegaWizardPlug-InManager第四页MegaWizardPlug-InManager第五页3.4QuartusⅡ中宏功能模块的调用方法MegaWizardPlug-InManager第六页MegaWizardPlug-InManager第七页3.5SignalTapⅡ逻辑分析仪•SignalTapⅡ逻辑分析仪是QuartusⅡ软件中集成的一个内部逻辑分析软件，主要是用来观察设计的内部信号波形，方便查找设计中的缺陷。•在复杂的设计中，不能从外部的输入输出引脚上观察内部端口之间（如模块与模块之间）的信号波形是否正确，这就可以使用SignalTapⅡ逻辑分析仪来进行观察。•对于外部的输入输出信号，则没有必要在SignalTapⅡ逻辑分析仪中进行观察。3.5SignalTapⅡ逻辑分析仪（续1）1、SignalTapⅡ逻辑分析仪的用户界面3.5SignalTapⅡ逻辑分析仪（续2）2、SignalTapⅡ逻辑分析仪的使用流程（1）新建一个STP文件(2）添加采样时钟以及设置参数1）添加采样时钟2）定义采样深度3）设置触发参数右图为STP文件参数配置界面。3.5SignalTapⅡ逻辑分析仪（续3）(3)添加待观察的信号添加信号对话框(4)编译包含STP文件的工程(5)检测硬件配置链(6)捕获数据观察波形本章小结•本章主要介绍了AlteraQuartusⅡ软件的开发流程和使用方法。•以QuartusⅡ7.2为例，用一个简单的设计实例演示QuartusⅡ软件进行设计开发的用户界面、常用工具和设计流程；•对QuartusⅡ软件中的宏功能模块的调用方法做了简单的说明;•最后介绍了SignalTapⅡ逻辑分析仪的使用方法。主要内容•QuartusⅡ软件的安装方法和工程的基本设计流程；•通过简单的实例演示各流程以及常用工具的使用方法，熟悉QuartusⅡ软件的用户界面、常用工具和设计流程；•宏功能模块的配置和SignalTapⅡ逻辑分析仪的使用方法。3.1QuartusⅡ软件的安装•把QuartusⅡ7.2安装光盘放入计算机的光驱中，在自动出现的光盘安装目录中选择安装QuartusⅡ软件和MegacoreIPlibrary两项，安装光盘将自动引导完成软件的安装；•软件安装完成之后，在软件中指定Altera公司的授权文件（License.dat），才能正常使用；•授权文件可以在Altera的网页上申请或者购买获得。•安装Altera的硬件驱动程序。驱动程序存放在QuartusⅡ安装目录下的…quartus\drivers文件夹中。驱动安装后才能将设计结果通过计算机的通信接口编程下载到目标芯片中。