Quartus设计流程课件.pptx

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1、Quartus设计流程 Quartus软件的用户界面 启动启动QuartusQuartus软件后默认的界面主要由标题栏、菜单栏、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。工程工作区等部分组成。Quartus的开发流程按照一般编程逻辑设计的步骤，利用按照一般编程逻辑设计的步骤，利用QuartusQuartus软软件进行开发是可以分为以下四个步骤：件进行开发是可以分为以下四个步骤：（1 1）输入设计文件；）输入设计文件；（2 2）编译设计文件；）编译设计文件；（3 3）仿真

2、设计文件；）仿真设计文件；（4 4）编程下载设计文件。）编程下载设计文件。输入设计文件QuartusQuartus软件的输入法有：软件的输入法有：1 1）原理图输入方式、）原理图输入方式、2 2）文本输入方式（如）文本输入方式（如VHDLVHDL、Verilog HDLVerilog HDL）3 3）AHDLAHDL输入方式、输入方式、4 4）模块输入方式以及）模块输入方式以及 5 5）第三方）第三方EDAEDA工具产生的文件以及混合使用以上几种设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计输入方法进行设计 本章主要介绍原理图输入法本章主要介绍原理图输入法 原理图输入法也称为图形编

3、辑输入法，用原理图输入法也称为图形编辑输入法，用QuartusQuartus原理图输入设计法进行数字系统设计时，不需要任何硬件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，描述语言的知识，在具有数字逻辑电路基本知识的基础上，利用利用QuartusQuartus软件提供的软件提供的EDAEDA平台设计数字电路或系统。平台设计数字电路或系统。开发过程：一、新建工程1 1、原理图输入法建立设计工程、原理图输入法建立设计工程 建立设计工程的方法如图示：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 1、原理图输入法建立设计工程、原理图

4、输入法建立设计工程 建立设计工程的方法图示：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 1、原理图输入法建立设计工程、原理图输入法建立设计工程 建立设计工程的方法图示：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 2、原理图输入法输入设计文件、原理图输入法输入设计文件 1 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）新建工程之后，便可以进行电路系统设计文件的输入。选择filefile菜单中的菜单中的NewNew命令，弹出如图所示的新建设计文件类型选择窗口。命令，弹出如图所示的新建设计文件类型选择窗口。2 2）选择）选择NewNew对话

5、框对话框中的中的Device DesignDevice Design files files页下的页下的Block Block Diagram/SchematicDiagram/Schematic File File，点击，点击OKOK，打开如图所示的图打开如图所示的图形编辑器对话框，形编辑器对话框，进行设计文件输入进行设计文件输入。图形编辑器对话框 2 2、原理图输入法输入设计文件、原理图输入法输入设计文件2 2、原理图输入法输入设计文件、原理图输入法输入设计文件3 3）在图形编辑窗口）在图形编辑窗口 中的任何一个位置中的任何一个位置 双击鼠标，双击鼠标，或点击或点击 图中的图中的“符符号号

6、工具工具”按钮按钮，或选择菜或选择菜单单 Edit Edit下的下的Insert Insert Symbol Symbol命令，命令，弹出弹出 如如右右图所示的图所示的元件元件 选择窗口选择窗口 Symbol Symbol 对话对话框。框。元件选择窗口 三、编译设计文件选择选择QuartusQuartus主窗口主窗口ProcessProcess菜单下菜单下Start CompilationStart Compilation命命令，或者在主窗口令，或者在主窗口的工具栏的工具栏上直接点击图标上直接点击图标 可以进行可以进行全编译全编译 全全编译的过程包括分析与综合编译的过程包括分析与综合（Anal

7、ysis&SynthesisAnalysis&Synthesis）、适配适配（FitterFitter）、编程、编程（AssemblerAssembler）、时序分析、时序分析(Classical(Classical Timing Analysis)Timing Analysis)这这4 4个环节个环节，而这，而这4 4个环节各自对应相应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。的菜单命令，可以单独分步执行，也就是分步编译。RTLRTL电路观察器窗口电路观察器窗口四、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双击结构图中的实例，可以

8、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。中的是否一致。FPGA/CPLDFPGA/CPLD中的仿真分为功能仿真和时序仿真。功能仿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，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。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

9、文件、输入信号节点、编辑输入信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。号、波形文件的保存和运行仿真器等过程。仿真过程1 1、建立波形文件建立波形文件 波形文件用来为设计产生输入激励信号。波形文件用来为设计产生输入激励信号。利用利用 Quartus II Quartus II 波形编辑器可以创建矢量波形文件波形编辑器可以创建矢量波形文件(.vwf)(.vwf)创建一个新的矢量波形文件创建一个新的矢量波形文件步骤如下：步骤如下：（1 1）选择）选择QuartusQuartus主界面主界面 File File 菜单下的菜单下的NewNew命令，命令，弹

10、出新建对话框弹出新建对话框；（2 2）在新）在新建话框中选择建话框中选择 Other Files Other Files 标签页标签页，从中选从中选择择 Vector Waveform FileVector Waveform File，点击点击OKOK按钮按钮，则打开一个空的则打开一个空的波形编辑器窗口波形编辑器窗口，主要分为信号栏、工具栏和波形栏，主要分为信号栏、工具栏和波形栏 。波形编辑器波形编辑器窗口窗口2 2、输入信号节点、输入信号节点 （1 1）在波形编辑方式下，在波形编辑方式下，执行执行EditEdit菜单中的菜单中的 Insert Node or Insert Node or B

11、usBus命令，或者命令，或者在波形编辑器左边在波形编辑器左边NameName列的空白处点击鼠标右键列的空白处点击鼠标右键，弹，弹出的出的Insert Nodeor BusInsert Nodeor Bus对话框对话框 2 2、输入信号节点、输入信号节点 （2 2）点击点击Insert Nodeor BusInsert Nodeor Bus对话框中的对话框中的Node FinderNode Finder按钮按钮，弹，弹出出Node FinderNode Finder窗口，在此窗口中添加信号节点。窗口，在此窗口中添加信号节点。3 3、编辑输入信号、编辑输入信号 编辑输入信号是指在波形编辑器中指定

12、输入节点的逻辑电平变化，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。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。制、编辑波形，给输入信号赋值。具体功能如下：具体功能如下：在波形文件中添加注释；：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；：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；：全屏显示波形文件；：放大、缩小波形；：放大、缩小波形；：在波形文件信号栏中查找信号名，可以快捷

13、找到待观察信号；：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；：将某个波形替换为另一个波形；：给选定信号赋原值的反值；：给选定信号赋原值的反值；：输入任意固定的值；：输入任意固定的值；：输入随机值：输入随机值 ：给选定的信号赋值，：给选定的信号赋值，X X表示不定态，表示不定态，0 0表表示赋示赋0 0，1 1表示赋表示赋1 1，Z Z表示高阻态，表示高阻态，WW表示弱信号，表示弱信号，L L表示低电平，表示低电平，H H表表示高电平，示高电平，DCDC表示不赋值。表示不赋值。3 3、编辑输入信号、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

14、信号，然后：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鼠标右键点击此图标弹出ClockClock对话框，在此对话框中可以设置输入时对话框，在此对话框中可以设置输入时钟信号的起始时间（钟信号的起始时间（Start TimeStart Time）、结束时间（）、结束时间（End TimeEnd Time）、时钟脉）、时钟脉冲周期（冲周期（PeriodPeriod），相位偏置（），相位偏置（OffsetOffset）以及占空比。）以及占空比。：给信号赋计数值：给信号赋计数值 ，先选中需要赋值的信号，然后鼠标右键，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

15、的点击此图标弹出如下图所示的Count ValueCount Value对话框，然后赋值。对话框，然后赋值。Count Value对话框的Counting页Count Value对话框的Timing页4 4、仿真波形文件、仿真波形文件 Quartus Quartus软件中默认的是时序仿真，如果进行功能仿真则需要先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：对仿真进行设置，步骤如下：（1 1）选择选择QuartusQuartus主窗口主窗口AssignmentsAssignments菜单下的菜单下的SettingsSettings命令，命令，可以进入参数设置页面，如

16、下图所示，然后单击可以进入参数设置页面，如下图所示，然后单击Simulation Settings Simulation Settings，在右边的对话框中的，在右边的对话框中的Simulation modeSimulation mode中选择中选择“FunctionFunction”；4 4、仿真波形文件、仿真波形文件 （2 2）选择选择QuartusQuartus主窗口主窗口ProcessingProcessing菜单下的菜单下的Generate Generate Functional Simulation NetlistFunctional Simulation Netlist命令，生成

17、功能仿真网表文件；命令，生成功能仿真网表文件；（3 3）选择选择QuartusQuartus主窗口主窗口ProcessingProcessing菜单下的菜单下的Start SimulationStart Simulation进行功能仿真进行功能仿真。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，但是要将上图中的译后直接进行，但是要将上图中的Simulation modeSimulation mode中设置为中设置为“TimingTiming”，设置好以后直接选择，设置好以后直接选择Start Simulat

18、ionStart Simulation命令，执行时序仿命令，执行时序仿真。真。六、编程下载1 1、JTAGJTAG编程下载模式编程下载模式 此方式的操作步骤主要分为此方式的操作步骤主要分为3 3步：步：选择选择QuartusQuartus主窗口主窗口的的ToolsTools菜单下的菜单下的ProgrammerProgrammer命令或点击命令或点击 图图标，进入器件编程和配置对话框。如果此对话框中的标，进入器件编程和配置对话框。如果此对话框中的Hardware SetupHardware Setup后为后为“No Hardware”No Hardware”，则需要选择编程的硬件。点击，则需要选

19、择编程的硬件。点击Hardware SetupHardware Setup，进入，进入Hardware SetupHardware Setup对话框，下页图所示，在此添加硬件设备。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，在配置编程硬件后，选择下载模式，在ModeMode中指定的编程模式为中指定的编程模式为JTAGJTAG模式；模式；确定编程模式后，单击确定编程模式后，单击 添加相应的添加相应的counter.sofcounter.sof编程文件，编程文件，选中选中counter.sofcounter.sof文件后的文件后的Program/ConfigureProgr

20、am/Configure选项，然后点击选项，然后点击 图标下载设计文件到器件中，图标下载设计文件到器件中，ProcessProcess进度条中显示编程进度，编程下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。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 1、JTAGJTAG编程下载模式编程下载模式ASAS主动串行编程式的主动串行编程式的操作步骤如下：操作步骤如下：（1 1）选择选择QuartusQuartus主窗口主窗口AssignmentsAssignments菜菜DeviceDevice命令，进入命令，进入 SettingsSettings对话框的对话框

21、的 DeviceDevice页面进行设页面进行设置，如右图。置，如右图。2 2、ASAS主动串行编主动串行编程模式程模式2 2、ASAS主动串行编程模式主动串行编程模式 （2 2）选择）选择QuartusQuartus主窗口主窗口的的ToolsTools菜单下的菜单下的ProgrammerProgrammer命令或命令或点击图标点击图标 ，进入器件编程和配置对话框，添加硬件，选择编程模，进入器件编程和配置对话框，添加硬件，选择编程模式为式为Active Serial ProgramActive Serial Program；（3 3）单击）单击 添加相应的添加相应的counter.pofcou

22、nter.pof编程文件，选中文编程文件，选中文件后的件后的Program/ConfigureProgram/Configure、VerifyVerify和和Blank CheckBlank Check项，单击图标项，单击图标 下载设计文件到器件中，下载设计文件到器件中，ProcessProcess进度条中显示编程进度。下载完成后进度条中显示编程进度。下载完成后程序固化在程序固化在EPCSEPCS中，开发板上电后中，开发板上电后EPCSEPCS将自动完成对目标芯片的配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。置，无须再从计算机上下载程序。Quartus中宏功能模块的调用方法Mega

23、Wizard Plug-In Manager第一页 使用使用QuartusQuartus软件的软件的MegaWizard Plug-In ManagerMegaWizard Plug-In Manager中的宏功能模块中的宏功能模块可以帮助用户调用可以帮助用户调用QuartusQuartus内部已有的内部已有的IPIP（知识产权）核来完成一（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些复杂系统的设计，并可以方便的对调用的IPIP核的参数进行修改。核的参数进行修改。下面以一个调用下面以一个调用lpm_counterlpm_counter宏功能模块来实现一个十六进制的加法宏功能模块

24、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。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设计开始前新建立一个名为counter16counter16的工程，在工程中新建一个新的工程，在工程中新建一个新的的bdfbdf文件，选择文件，选择QuartusQuartus主窗口主窗口的的ToolsTools菜单下的菜单下的MegaWizard Plug-MegaWizard Plug-In ManagerIn Manager命令，进入命令，进入MegaWizard Plug-In ManagerMegaWizard Plug-In Manager对话框第一页

25、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：，然后依此进行参数的设定，具体的流程如图所示：3.4 Quartus中宏功能模块的调用方法MegaWizard Plug-In Manager第二页 MegaWizard Plug-In Manager第三页 3.4 Quartus中宏功能模块的调用方法 MegaWizard Plug-In Manager第四页 MegaWizard Plug-In Manager第五页 3.4 Quartus中宏功能模块的调用方法MegaWizard Plug-In Manager第六页 MegaWizard Plug-In Manager第七页

26、3.5 SignalTap逻辑分析仪 SignalTap SignalTap逻辑分析仪是逻辑分析仪是QuartusQuartus软件中集成的一个内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，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。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，这就可以使用就可以使用SignalTapSignalTap逻辑分析仪来进行观察。逻辑分析仪来进

27、行观察。对于外部的输入输出信号，则没有必要在对于外部的输入输出信号，则没有必要在SignalTapSignalTap逻辑逻辑分析仪中进行观察。分析仪中进行观察。3.5 SignalTap逻辑分析仪（续1）1 1、SignalTapSignalTap逻辑分析仪的用户界面逻辑分析仪的用户界面 3.5 SignalTap逻辑分析仪（续2）2 2、SignalTapSignalTap逻辑分析仪的使用流程逻辑分析仪的使用流程（1 1）新建一个）新建一个STPSTP文件文件 (2 2）添加采样时钟以及）添加采样时钟以及 设置参数设置参数 1 1）添加采样时钟）添加采样时钟 2 2）定义采样深度）定义采样深

28、度 3 3）设置触发参数）设置触发参数 右图为右图为STPSTP文件参数文件参数配置界面配置界面 。3.5 SignalTap逻辑分析仪（续3）(3)(3)添加待观察的信号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本章主要介绍了Altera QuartusAltera Quartus软件的开发流程和使用软件的开发流程和使用方法。方法。以以QuartusQuartus7.27.2为例，用一个简单的设计实例演示为例，用一个简单的设计实例演示 QuartusQuartus软件进行设计开发的用户界面、常用工具和设软

29、件进行设计开发的用户界面、常用工具和设计流程；计流程；对对QuartusQuartus软件中的宏功能模块的调用方法做了简单的软件中的宏功能模块的调用方法做了简单的说明说明;最后介绍了最后介绍了SignalTapSignalTap逻辑分析仪的使用方法。逻辑分析仪的使用方法。主要内容QuartusQuartus软件的安装方法和工程的基本设计流程；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，熟悉方法，熟悉QuartusQuartus软件的用户界面、常用工具软件的用户界面、常用工具和设计流程；和设计流程；宏功能模块的配置和宏功能模块的配置和SignalTapSignalTap逻辑分析仪的使逻辑分析仪的使用方法。用方法。3.1 Quartus软件的安装