3.7引腳鎖定及器件編程3.6模擬仿真和時序分析3.5設(shè)計(jì)項(xiàng)目的編譯3.4設(shè)計(jì)輸入3.3QuartusII菜單簡要說明3.2QuartusII的安裝3.1QuartusII簡介第3章QuartusII開發(fā)軟件3.1QuartusII簡介圖3.1QuartusII設(shè)計(jì)典型流程圖

QuartusII軟件是一個全面的、易于使用的、既提供圖形化輸入界面又提供命令行輸入界面的、具有獨(dú)立解決方案能力的軟件，可以完成軟件設(shè)計(jì)流程中的所有階段。圖3.2QuartusII圖形界面流程功能3.2QuartusII的安裝

①運(yùn)行速度為400MHz或更快的PentiumPC，并采用以下操作系統(tǒng)之一：●MicrosoftWindowsNT4.0（SP4或更新）；

●MicrosoftWindows2000；

●MicrosoftWindowsXP。②速度為400MHz或更快的PentiumIII或4PC，運(yùn)行以下Linux操作系統(tǒng)之一：

●RedHatLinux7.3或8.0；

●RedHatLinuxEnterprise3；

●僅對AMD64/EM64T的RedHatLinuxEnterprise3.0WS。

③運(yùn)行Solaris8或9版本或Solaris8或9版本（64位）的SunUltra工作站。④HP9000系列700/800工作站，運(yùn)行HP-UX11.0版，ACE日期為1999年11月或更新。①在光驅(qū)中插入QuartusII7.2的安裝盤，或者在硬盤中或可移動的存儲設(shè)備中找到QuartusII7.2的安裝文件。圖3.3QuartusII7.2的解壓縮界面圖3.4安裝歡迎界面圖3.5安裝協(xié)議②單擊“Next”按鈕，進(jìn)入如圖3.5所示的界面，閱讀安裝協(xié)議，選擇第一項(xiàng)。圖3.6填寫公司和個人信息③單擊“Next”按鈕，進(jìn)入填寫公司和個人信息界面，如圖3.6所示。圖3.7選擇安裝目錄④單擊“Next”按鈕，進(jìn)入下一步——選擇安裝目錄，如圖3.7所示，你可以按Browse…按鈕選擇QuartusII7.2安裝后存放目錄。圖3.8在開始菜單中所有程序的名字⑤單擊“Next”按鈕，進(jìn)入下一步——選擇設(shè)計(jì)文檔在“開始”→“所有程序”中保存的名字（可以利用默認(rèn)的名字），如圖3.8所示。圖3.9選擇安裝類型⑥單擊“Next”按鈕，進(jìn)入下一步——選擇安裝類型：完全安裝（Complete）和自定義安裝（Custom），如圖3.9所示。圖3.10自定義安裝選項(xiàng)如果選擇自定義安裝，用戶可以選擇安裝自己所需的器件系列，以節(jié)省磁盤空間，如圖3.10所示。圖3.11安裝信息總界面⑦單擊“Next”按鈕，進(jìn)入安裝信息總界面，如圖3.11所示。圖3.12安裝進(jìn)程界面⑧單擊“Next”按鈕，進(jìn)入安裝進(jìn)程，QuartusII7.2就開始安裝了，如圖3.12所示。圖3.13軟件請求授權(quán)界面圖3.14設(shè)置授權(quán)文件界面3.3QuartusII菜單簡要說明圖3.15打開工程時的默認(rèn)界面1．“File”菜單圖3.16“File”菜單2．“Edit”菜單圖3.17“Edit”菜單3．“View”菜單圖3.18“View”菜單4．“Project”菜單圖3.19“Project”菜單5.“Assignments”菜單圖3.20“Assignments”菜單6.“Processing”菜單圖3.21“Processing”菜單圖3.22開始菜單內(nèi)容7.“Tools”菜單圖3.23“Tools”菜單8.“Window”菜單圖3.24“Window”菜單9.“Help”菜單圖3.25“Help”菜單3.4設(shè)計(jì)輸入3.4.1文本法3.4.2圖形法3.4.3混合輸入的層次化設(shè)計(jì)方法

QuartusII支持的設(shè)計(jì)輸入方法很多，如文本法和圖形法。

文本法使用硬件描述語言進(jìn)行設(shè)計(jì)，控制靈活，適用于復(fù)雜邏輯控制和子模塊的設(shè)計(jì)。

圖形法形象直觀、簡單易用，使用起來非常方便，適用于頂層和高層次實(shí)體的構(gòu)造及已有器件的調(diào)用。如果僅是單純建立文本文件，例如利用VHDL語言構(gòu)建60進(jìn)制（十進(jìn)制）計(jì)數(shù)器，可以這樣做：執(zhí)行“File”→“New”→“Vhdl文件”→“OK“操作，進(jìn)入VHDL文件輸入界面，輸入60進(jìn)制（十進(jìn)制）計(jì)數(shù)器的VHDL源程序。完成后瀏覽QuartusII的各個菜單下的項(xiàng)目，看看有什么發(fā)現(xiàn)。3.4.1文本法源程序編好后，觀察QuartusII的菜單，可以發(fā)現(xiàn)“Project”、“Assignments”、“Processing”、“Tools”等菜單下的各個項(xiàng)目大多是灰色的，也就說是不能用，即不能對這個設(shè)計(jì)文件進(jìn)行綜合、布局布線、時序分析、仿真，來驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否正確。

QuartusII規(guī)定這些操作必須在工程下面才能做，需要建立一個工程（Project）。建立工程的步驟如下。圖3.27工程向?qū)捉缑鎴D3.28為工程選擇文件夾和名字圖3.29加入工程已存在的設(shè)計(jì)文件圖3.30選擇芯片圖3.31選擇第三方工具圖3.32工程向?qū)Э傂畔⒔缑婀こ淘O(shè)置好后，就可以進(jìn)行編譯、仿真、時序分析、配置（下載）等工作驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否正確。假設(shè)通過驗(yàn)證60進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)文件jishuqi_60.vhd是正確的，這時最好為jishuqi_60生成一個圖元符號，方法是執(zhí)行“File”→“Create/Update...”→“Createsymoblefilesforcurrentfile”操作。注意這時jishuqi_60.vhd文件是當(dāng)前文件。經(jīng)過這樣操作后工程所在的文件夾將出現(xiàn)jishuqi_60.bsf的文件，這就是你設(shè)計(jì)的60進(jìn)制的計(jì)數(shù)器的圖元符號，以備圖形設(shè)計(jì)界面下調(diào)用。圖形法與模擬電路和數(shù)字電路學(xué)的設(shè)計(jì)電路的方法一樣，找到所用的圖元然后用導(dǎo)線連接起來。下面以時鐘產(chǎn)生模塊為例介紹該設(shè)計(jì)方法。時鐘產(chǎn)生模塊分析：16MHz的外部時鐘要分頻為1Hz，需要對輸入16MHz的時鐘做224分頻，由數(shù)字電路可知，可以利用計(jì)數(shù)器分頻，計(jì)數(shù)器的第N比特位對應(yīng)的是時鐘的2N分頻。所以我們可以構(gòu)建一個有24位的計(jì)數(shù)器。利用前面介紹的建立工程的方法，建立一個命名為fenpin的工程。3.4.2圖形法圖3.33新建彈出菜單圖3.34在原理圖設(shè)計(jì)界面中添加元件圖3.35加入元件界面圖3.36分頻模塊圖圖3.37

BCDto7seg譯碼器3.4.3混合輸入的層次化設(shè)計(jì)方法此種方法就是把其他設(shè)計(jì)方法輸入的設(shè)計(jì)都轉(zhuǎn)化為bsf文件，然后在原理圖法中調(diào)入這幾個模塊，調(diào)用的方法同原理圖方法。1．原理圖法圖3.38加入4個模塊的設(shè)計(jì)文件后的圖圖3.39數(shù)字鐘總設(shè)計(jì)圖2．模塊設(shè)計(jì)法模塊設(shè)計(jì)法和原理圖法有相近之處，但也有不同。圖3.40原理圖工具欄圖3.41模塊符號圖3.42模塊屬性設(shè)置圖3.43

4個模塊的設(shè)置圖3.44端口映射屬性圖3.45完成設(shè)置和映射的輸入文件3．VHDL法

這種方法是利用元件例化語句把每個模塊作為一個元器件在VHDL中調(diào)用。

①新建工程，并加入4個模塊的設(shè)計(jì)源文件。②新建VHDL設(shè)計(jì)輸入文件。③輸入VHDL的頂層設(shè)計(jì)文件。④編譯、仿真、配置等其他工作。3.5設(shè)計(jì)項(xiàng)目的編譯3.5.1項(xiàng)目（工程）的管理3.5.2運(yùn)行編譯器3.5.3觀察適配結(jié)果3.5.4功耗分析工程更改管理的步驟如下。①完整編譯之后，使用ChipEditor（“Tools”→“ChipPlanner（Floorplanandchipeditor”））查看設(shè)計(jì)適配和布局布線詳細(xì)信息，并確定要更改的資源。3.5.1項(xiàng)目（工程）的管理圖3.46

ChipEditor界面②建立、移動以及刪除ChipEditor中的基元。③選定基元后，雙擊此基元，或者單擊右鍵，在彈出菜單中選擇“Locate”→“LocateResourceResourcePropertyEditor”，使用ResourcePropertyEditor（其界面見圖3.47）編輯資源內(nèi)部屬性、編輯或刪除連接。圖3.47ResourcePropertyEditor窗口④重復(fù)步驟②和③，直到完成全部更改。⑤執(zhí)行“Edit”→“CheckResourceProperties”操作，檢查資源更改的合法性。⑥在ChangeManager中可以查看更改的摘要和狀態(tài)，控制要對資源屬性做什么更改，并保存，還可以添加備注，說明每個更改。⑦執(zhí)行“Edit”→“CheckandSaveAllNetlistChanges”操作，檢查網(wǎng)表中所有其他資源更改的合法性。⑧運(yùn)行Assembler，生成新的編程文件，或再次運(yùn)行EDANetlistWrite，生成新網(wǎng)表。如果要驗(yàn)證時序更改，可以運(yùn)行TimingAnalyzer。

如果要驗(yàn)證仿真是否正確，可以運(yùn)行Simulator。

QuartusII全程編譯集成了以下7個編譯器（Complier）模塊（標(biāo)有星號的模塊表示根據(jù)設(shè)置，在全程編譯時可選擇使用）：Analysis&Synthesis（分析和綜合）、PartitionMerge*（分區(qū)合并）、Fitter（適配器）、Assembler*（匯編器）、TimingAnalyzer*（時序分析儀）、DesignAssistant*（設(shè)計(jì)助手）、EDANetlistWriter*（EDA網(wǎng)表編寫程序）和HardCopyNetlistWriter*（HardCopy網(wǎng)表編寫程序）。3.5.2運(yùn)行編譯器圖3.48全程編譯界面全程編譯通過菜單“Processing”→“StartCompilation”來運(yùn)行，也可以打開編譯工具來運(yùn)行，方法是執(zhí)行“Processing”→“CompilerTool”操作從圖3.48中可以看到，全程編譯主要包括4個過程：分析和綜合、布局布線、匯編、時序分析。全程編譯完成后（如果有錯誤要排除錯誤，繼續(xù)進(jìn)行編譯，直到成功），會產(chǎn)生一個編譯報(bào)告，通過執(zhí)行“Processing”→“CompilationReport”操作可以閱讀編譯報(bào)告。圖3.49編譯報(bào)告3.5.3觀察適配結(jié)果

1．使用Messages窗口和Report窗口查看適配結(jié)果圖3.50Messages窗口2．通過ChipEditor查看適配結(jié)果圖3.46

ChipEditor界面3．通過RTLViewer和TechnologyMapViewer查看適配后的設(shè)計(jì)原理圖圖3.51RTLViewer界面圖3.52TchnologyMapViewer窗口4．使用設(shè)計(jì)助手檢查設(shè)計(jì)的可靠性

5．設(shè)計(jì)資源分析圖3.53DesignAssistant界面圖3.54功耗分析設(shè)置界面3.5.4功耗分析3.6模擬仿真和時序分析

利用QuarQuartusII軟件進(jìn)行仿真的步驟如下。①建立波形文件。

②設(shè)置節(jié)點(diǎn)（或者引腳）的時序。

③設(shè)置仿真的類型，生成相應(yīng)類型的Netlist文件，運(yùn)行仿真。

④分析仿真結(jié)果。1．建立波形輸入文件圖3.55波形文件建立步驟1圖3.56波形文件建立步驟2圖3.57波形文件建立步驟3圖3.58波形文件建立步驟4圖3.59波形文件建立步驟52．設(shè)置節(jié)點(diǎn)（或者引腳）的時序①設(shè)置仿真的時間長度，方法為執(zhí)行“Edit”→“Endtime”操作。

②設(shè)置柵格長度，方法為執(zhí)行“Edit”→“GridSize”操作。

③設(shè)置節(jié)點(diǎn)時序，注意不能設(shè)置輸出腳的時序，輸出腳的時序由輸入節(jié)點(diǎn)的時序和工程設(shè)計(jì)的功能共同決定。圖3.60波形輸入工具圖3.61時序設(shè)置完成圖3．設(shè)置仿真類型，運(yùn)行仿真仿真分為功能仿真和時序仿真，用戶可根據(jù)需要設(shè)置仿真類型，生成相應(yīng)的網(wǎng)表文件。圖3.62仿真參數(shù)設(shè)置方法1圖3.63仿真參數(shù)設(shè)置方法2圖3.64功能仿真圖圖3.65時序仿真圖4．分析仿真結(jié)果仿真結(jié)束后，在仿真結(jié)果的報(bào)告文件（包括仿真的概述，參數(shù)設(shè)置，資源使用率等結(jié)果）中，可以觀察仿真輸出波形以及時序是否滿足設(shè)計(jì)要求，邏輯是否正確。3.7引腳鎖定及器件編程3.7.1引腳鎖定3.7.2器件編程圖3.66引腳分配方法13.7.1引腳鎖定

下面總結(jié)一下利用QuartusII進(jìn)