SOPC开发流程及Quartus II的使用(powerpoint 126页).pptx

第二章 SOPC开发流程及Quartus II的使用2.1 SOPC开发流程和开发工具2.2 Quartus II操作基础2.3 SOPC硬件开发实例2.4 创建Nios II 系统模块2.5 设计优化2.6 编译2.7 编程下载SOPC开发流程和开发工具SOPC设计包括硬件和软件两部分 硬件设计：主要基于Quartus II和 SOPC Builder 软件设计：基于Nios II IDESOPC开发流程开发流程分析系统需求: 在进行SOPC开发之前，首先必须确定系统的需求，如应用系统需求的计算性能、需要的带宽和吞吐量、需求的接口类型以及是否需求多线程的软件等建立Quartus II工程:每个开发过程开始时都应建立一个工程，Quartus II是以工程的方式对设计过程进行管理在工程中建立顶层模块文件.bdf相当于传统电路设计中的电路板（PCB）定义和生成系统:在SOPC Builder中添加需要的功能模块（Nios II及其标准外设模块），完成后生成一个系统模块定制指令&定制外设逻辑:如果需要，用户可以定制指令和外设逻辑可参考第8章)自定义的功能模块:当设计中现有模块不能满足设计要求时，可设计自己的功能模块。

并在顶层模块中使用；Altera的LPM模块 :在Quartus II软件中包含了大量的Altera公司提供的LPM功能模块，相当于传统设计中除处理器以外的逻辑芯片(如74系列)； 集成SOPC生成的系统到Quartus II工程 :在顶层模块中，分别将SOPC Builder生成的系统模块、LPM功能模块以及用户自定义功能模块添加到顶层模块中;连接各功能模块:将各个功能模块用连线连起来组成系统功能原理图选择FPGA型号并进行管脚分配 ：为系统功能原理图选择芯片载体并为各个输入输出信号分配芯片的管脚； 进行编译选项设置：设置编译选项，从而让编译器按照用户设定来进行编译； 编译硬件系统生成配置文件sof ：编译系统生成硬件系统的配置文件*.sof和*.pof编译系统是一个非常复杂的过程，包括优化逻辑的组合、综合逻辑、适配FPGA、布线以及时序分析等步骤 下载配置文件到FPGA器件：将配置文件.sof下载到FPGA.设置软件运行硬件环境属性：设置好软件运行的硬件环境属性后，便可进行编译、链接和调试、运行程序 编译软件：对用户程序进行编译，生成可执行文件*.elf ISS运行/调试 ：接下来在IDE的指令集仿真器(ISS)上仿真软件和运行/调试软件。

在目标板上下载可执行软件到Nios II系统：将可执行文件.elf下载到RAM在目标板上运行/调试软件 ：在目标板上反复调试软件 使用IDE编程工具 烧写配置文件和软件代码 ：最后利用IDE的编程工具将配置文件烧写到FPGA的配置芯片或Flash，将可执行文件*.elf编程到Flash中 Quartus II操作基础 把把QuartusQuartus安装光盘放入计算机的光驱中，在自动出现的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光盘安装目录中选择安装QuartusQuartus软件和软件和Megacore IP Megacore IP librarylibrary两项，安装光盘将自动引导完成软件的安装；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，在软件中指定软件安装完成之后，在软件中指定AlteraAltera公司的授权文件公司的授权文件（License.datLicense.dat），才能正常使用），才能正常使用 ； 授权文件可以在授权文件可以在AlteraAltera的网页上申请或者购买获得的网页上申请或者购买获得 安装安装AlteraAltera的硬件驱动程序。

驱动程序存放在的硬件驱动程序驱动程序存放在QuartusQuartus安装安装目录下的目录下的quartusdriversquartusdrivers文件夹中驱动安装后才能将设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计结果通过计算机的通信接口编程下载到目标芯片中 QuartusQuartus软件的安装软件的安装QuartusQuartus软件的用户界面软件的用户界面 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 II操作基础QuartusQuartus软件的用户界面软件的用户界面Quartus II操作基础标题栏中显示当标题栏中显示当前工程的路径和前工程的路径和工程名QuartusQuartus软件的用户界面软件的用户界面Quartus II操作基础菜单栏主要由文件（菜单栏主要由文件（FileFile）、编辑（）、编辑（EditEdit）、视图）、视图（ViewView）、工程（）、工程（ProjectProject）、资源分配）、资源分配（AssignmentsAssignments）、操作（）、操作（ProcessingProcessing）、工具）、工具（ToolsTools）、窗口（）、窗口（WindowWindow）和帮助（）和帮助（HelpHelp）等下）等下拉菜单组成。

拉菜单组成QuartusQuartus软件的用户界面软件的用户界面Quartus II操作基础工具栏中包含了常用命令的快捷图标工具栏中包含了常用命令的快捷图标QuartusQuartus软件的用户界面软件的用户界面Quartus II操作基础资源管理窗口用于显示当前工程中所有资源管理窗口用于显示当前工程中所有相关的资源文件相关的资源文件QuartusQuartus软件的用户界面软件的用户界面Quartus II操作基础工程工作区工程工作区 当当QuartusQuartus实现不同的功能时，实现不同的功能时，此区域将打开对应的操作窗口，显示不此区域将打开对应的操作窗口，显示不同的内容，进行不同的操作，如器件设同的内容，进行不同的操作，如器件设置、定时约束设置、编译报告等均显示置、定时约束设置、编译报告等均显示在此窗口中在此窗口中QuartusQuartus软件的用户界面软件的用户界面Quartus II操作基础编译状态显示窗口编译状态显示窗口 此窗口主要显示模块综合、布局布此窗口主要显示模块综合、布局布线过程及时间线过程及时间QuartusQuartus软件的用户界面软件的用户界面Quartus II操作基础信息显示窗口信息显示窗口 该窗口主要显示模块综合、布局布线该窗口主要显示模块综合、布局布线过程中的信息，如编译中出现的警告、错过程中的信息，如编译中出现的警告、错误等，同时给出警告和错误的具体原因。

误等，同时给出警告和错误的具体原因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软件软件进行开发可以分为以下四个步骤：进行开发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 Quartus II操作基础输入设计文件 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计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输入方法进行设计 原理图输入法原理图输入法 原理图输入法也称为图形编辑输入法，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，利用言的知识，在具有数字逻辑电路基本知识的基础上，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Quartus II操作基础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 Quartus II操作基础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：新建工程第二页 新建工程第三页 Quartus II操作基础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 Quartus II操作基础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菜菜单中的单中的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Quartus II操作基础 2 2）选择）选择NewNew对话框对话框中的中的Device DesignDevice Design files files页下的页下的Block Block Diagram/SchematicDiagram/Schematic File File，点击，点击OKOK，打开下图所示的图打开下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Quartus II操作基础2、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 对话对话框元件选择窗口 Quartus II操作基础2、原理图输入法输入设计文件元件选择窗口 Quartus II操作基础4 4）用鼠标点击单元库）用鼠标点击单元库前面的加号前面的加号(+)(+)，库，库中的元件符号以列中的元件符号以列表的方式显示出来，表的方式显示出来，选择所需要的元件选择所需要的元件符号，该符号显示符号，该符号显示在在SymbolSymbol对话框的对话框的右边，点击右边，点击OKOK按钮，按钮，添加相应元件符号添加相应元件符号在图像编辑工作区在图像编辑工作区中，连接原理图。

中，连接原理图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十六进制同步计数器的原理图如下：十六进制同步计数器的原理图如下： Quartus II操作基础3 3、原理图输入法优缺点：、原理图输入法优缺点： 优点：优点： 1 1）可以与传统的数字电路设计法接轨，即使用传统设计方法得到）可以与传统的数字电路设计法接轨，即使用传统设计方法得到电路原理图，然后在电路原理图，然后在QuartusQuartus平台完成设计电路的输入、仿真验证平台完成设计电路的输入、仿真验证和综合，最后下载到目标芯片中和综合，最后下载到目标芯片中 2 2） 它将传统的电路设计过程的布局布线、绘制印刷电路板、电它将传统的电路设计过程的布局布线、绘制印刷。