实验1-QUARTUS II 软件的使用(2014.6.23).ppt

数字逻辑与数字系统实验,赵淑舫 常美华,（一）利用实验箱认识数字芯片 555电路的应用 （二）利用EDA软件实现数字电路设计 QUARTUS II软件的使用和练； 门电路的基本功能测试； 译码器、编码器和LPM_MUX模块的功能测试； BCD七段译码器功能测试及数码管静态显示； 触发器的功能测试与按键消抖电路的设计； 计数器的基本功能和分频器的设计； 移位寄存器的功能测试及应用； 动态显示电路的设计； 集成计数器的综合应用课程内容安排,数字逻辑与数字系统实验,,课程要求,保证出勤,随机抽查； 课前预，写预报告，课后及时上交实验报告； 平时成绩占40%，考试成绩占60%，且考试成绩具有一票否决权； 使用BB平台(基础实验中心-电子技术实验）； 使用电子邮箱：ep1c6q240c8@，密码是success2014，课件和电子版报告提前下载； 及时关闭电脑和实验箱电源； 开放要求：预约开放； 每人准备一个U盘； 保持教室卫生数字逻辑与数字系统实验,,实验一 QUARTUS II软件的使用和练,熟悉掌握QuartusII软件的使用,实验目的,,EDA即电子设计自动化技术，是利用计算机工作平台，从事电子系统和电路设计的一项技术。

EDA技术为电子系统设计带来了这样的变化： （1）设计效率提高，设计周期缩短； （2）设计质量提高； （3）设计成本降低； （4）能更充分地发挥设计人员的创造性； （5）设计成果的重用性大大提高，省去了不必要的重复劳动EDA设计方法,实验原理,,QUARTUS II 软件的使用和练,自顶向下的设计方法,数字电路的EDA设计是基于PLD进行设计的，支持自顶向下的设计方法： （1）从系统设计入手，在顶层进行功能划分和结构设计； （2）逐级设计底层的结构； （3）在系统级采用仿真手段验证设计的正确性； （4）最后完成整个系统的设计，实现从设计、仿真、测试一体化实验原理,,QUARTUS II 软件的使用和练,传统设计方法,传统的设计方法是基于中小规模集成电路器件进行设计（如74系列及其改进系列、CC4000系列、74HC系列等都属于通用型数字集成电路），而且是采用自底向上进行设计： （1）首先确定可用的元器件； （2）根据这些器件进行逻辑设计，完成各模块； （3）将各模块进行连接，最后形成系统； （4）经调试、测量观察整个系统是否达到规定的性能指标实验原理,,QUARTUS II 软件的使用和练,实验原理,,实验箱搭接的实验电路,QUARTUS II 软件的使用和练,实验原理,,实验箱搭接的实验电路,QUARTUS II 软件的使用和练,,QuartusⅡ简介,QuartusⅡ软件的最新版是目前进行CPLD、FPGA和结构化ASIC设计的最佳软件，且非常容易使用。

它提供了一套最先进的工具，用于系统级设计、嵌入式软件编程、FPGA和CPLD设计、综合、布局布线、验证以及器件编程 QuartusⅡ提供了方便的设计输入方式、快速的编译和直接易懂的器件编程能够支持逻辑门数在百万门以上的逻辑器件的开发，并且为第三方工具提供了无缝接口QuartusⅡ支持的器件有：Stratix Ⅱ、Stratix GX、Stratix、Mercury、MAX3000A、MAX 7000B、MAX 7000S、MAX 7000AE、MAX Ⅱ、FLEX6000、FLEX10K、FLEX10KA、FLEX10KE、Cyclone、Cyclone Ⅱ、APEX Ⅱ、APEX20KC、APEX20KE和ACEX1K系列QuartusⅡ软件包的编程器是系统的核心，提供功能强大的设计处理，设计者可以添加特定的约束条件来提高芯片的利用率实验原理,,QUARTUS II 软件的使用和练,,Quartus II软件的设计过程主要包括： 建立项目 输入设计电路（可采用不同方式） 设计编译 设计仿真 设计下载,QuartusⅡ设计流程介绍,,Quartus II 设计流程,QUARTUS II 软件的使用和练,启动QuartusⅡ 9.1双击桌面上的QuartusⅡ9.1图标或单击开始按扭，在程序菜单中选择QuartusⅡ9.1，可以启动QuartusⅡ9.1。

其初始界面如图所示Quartus II 设计流程,,启动Quartus前要禁用网卡，否则软件不是破解的,QUARTUS II 软件的使用和练,,1．创建工程（建立项目文件）利用Quartus II提供的新建工程指南可以帮助我们很容易的建立一个工程： ①在主菜单上选择File\New Project Wizard 将弹出如下图所示对话框Quartus II 设计流程,项目文件是每个电路系统必须的管理着，且只能有一个(*.qpf)文件，而其中包含的设计文件（*.bdf)文件可以有多个QUARTUS II 软件的使用和练,②在图中的第一个空白处需添入新建工程工作目录的路径，为便于管理，Quartus II软件要求每一个工程项目及其相关文件都统一存储在单独的文件夹中，且文件夹名字不能使用中文第二个空白处需添入新建的工程名称第三个空白处需添入的是工程的顶层设计实体名称，要求顶层设计实体名称和新建的工程名称保持一致 ③如图所示添好后，按Next按钮，将会弹出加入文件对话框，如下图所示Quartus II 设计流程,一个系统只能有一个顶层文件，不过顶层文件可以反复设定，参考实验指导书29页，如何设定顶层文件。

QUARTUS II 软件的使用和练,,,,,,加入文件对话框,,,,Quartus II 设计流程,可以在File空白处选择添入其他已存在的设计文件加入到这个工程中，也可以使用 User Library Pathnames按钮把用户自定义的库函数加入到工程中使用完成后按Next按钮进入下一步QUARTUS II 软件的使用和练,④下面弹出的是选择可编程逻辑器件对话框，如下图所示选Specific：手动选择需要的器件；选Auto，则由编译器自动选择我们实验室实验箱上的芯片为cyclone公司的芯片,,,Quartus II 设计流程,QUARTUS II 软件的使用和练,⑤在下一步弹出的对话框中通过选择器件的封装形式，引脚数目，以及速度级别来约束可选器件的范围如图所示：,器件设置对话框,,Quartus II 设计流程,,目标芯片名称：EP1C6Q240C8,,QUARTUS II 软件的使用和练,⑥最后是由新建工程指南建立的工程文件摘要，显示了上面的全部设置选项至此，新工程建立完毕，在QuartusII设计软件界面的顶部标题栏将显示工程名称和存储路径如下图所示：,,,Quartus II 设计流程,QUARTUS II 软件的使用和练,单击标题栏中的File→New对话框，如图所示。

单击New对话框的Device Design Files选项卡，选择编译文件的语言类型这里选择 BlockDiagram/Schematic File，选好后单击【OK】按钮，打开原理图编辑器窗口，可以在此窗口进行原理图的设计Quartus II 设计流程,2．输入设计文件,QUARTUS II 软件的使用和练,在编辑窗中的任何一个位置上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择其中的输入元件项Insert--Symbol，于是将弹出如下图所示的输入元件的对话框,,Quartus II 设计流程,QUARTUS II 软件的使用和练,,选择菜单File-Save As命令，将已设计好的原理图文件取名，并存盘在已为此项目建立的文件夹内Quartus II 设计流程,输入设计半加器,QUARTUS II 软件的使用和练,3．编译设计文件 ①置顶设置：利用Quartus II提供的编译设置指南可以帮助我们很容易的进行一个项目的编译设置在当前编辑文件中，点击菜单Project，选择Set as top level entity，就可以将当前文件设定为top level文件 ②顶层文件设置好后，在主菜单中选择Processing/Start Compilation 对所设置的顶层文件进行编译。

③阅读编译报告：编译后自动生成的编译报告如下图所示，它包含了将一个设计放到一个器件中的所有信息有器件使用统计，编译设置情况，底层显示，器件资源利用率，状态机的实现，方程式，延时分析结果，CPU使用资源Quartus II 设计流程,编译器是从顶层文件开始编译的,QUARTUS II 软件的使用和练,,Quartus II 设计流程,QUARTUS II 软件的使用和练,,Quartus II 设计流程,编译成功只能说明程序没有语句错误，而功能是否正确需要通过仿真或下载来验证QUARTUS II 软件的使用和练,将编译好的设计文件设置成可调用的元件，元件的名字要和文件名一致Quartus II 设计流程,QUARTUS II 软件的使用和练,输入设计全加器顶层文件，并编译直至没有错误,,Quartus II 设计流程,QUARTUS II 软件的使用和练,4．设计仿真QuartusII支持多种仿真输入方法，它支持波形方式输入，如：向量波形文件（.vwf）、向量文件（.vec）、列表文件（.tbl），也支持Testbench如：Tcl/TK脚本文件，同时也支持第三方的仿真工具的Verilog/VHDL Testbench。

Quartus II 设计流程,建立仿真波形文件:在主菜单中选择File/New选项，在弹出的New对话框中选择Verification/Debugging Files选项中的Vector Waveform FileQUARTUS II 软件的使用和练,,Quartus II 设计流程,仿真设置:利用Quartus II提供的仿真设置指南可以帮助我们快速进行一个项目的仿真设置在主菜单中选择Assignments下Settings 选项，在弹出的对话框中，选中Simulator Settings选项，点击 找到想要仿真的波形文件，然后点击OK仿真设置,要仿真的波形文件,,,,参考实验指导书55页，有介绍如何设置仿真输入文件,QUARTUS II 软件的使用和练,③设置仿真时间EndTime:设置仿真时间区域对于时序仿真来说，将仿真时间轴设置在一个合理的时间区域上十分重要选Edit菜单下End Time选项，打开End Time对话框，在Time栏选择仿真时间通常设置的时间范围在数十微秒间.,,Quartus II 设计流程,QUARTUS II 软件的使用和练,④将工程端口信号节点选入波形编辑器中。

选Edit菜单下Insert选项中的Insert Node Bus， 打开Node Finder对话框Quartus II 设计流程,QUARTUS II 软件的使用和练,⑤设置仿真输入信号,,Quartus II 设计流程,QUARTUS II 软件的使用和练,⑥存盘，并启动仿真,,Quartus II 设计流程,QUARTUS II 软件的使用和练,⑦观察仿真波形，分析仿真报告，检测设计功能是否符合设计要求Quartus II 设计流程,QUARTUS II 软件的使用和练,,,,,,Quartus II 设计流程,5、设计下载:,分配引脚：为了能对此全加器进行硬件测试，应将其输入输出信号锁定在芯片确定的引脚上，编译后下载选择Assignments菜单中下Pins命令，即进入如图所示的引脚分配编辑器窗口QUARTUS II 软件的使用和练,根据指导书45页引脚号表格，在Location栏中给各个端口选择合适的引脚例如对应输入端ai,选择121脚Quartus II 设计流程,分配完引脚后必须再次编译，才能存储这些引脚分配的信息QUARTUS II 软件的使用和练,。