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Quartus II 是 Altera 公司的第四代可编程逻辑器件集成开发环境,提供从设计输入到器件编程的全部功能。 Quartus II 可以产生并识别 EDIF 网表文件、 VHDL 网表文件和 Verilog HDL 网表文件,为其他 EDA 工具提供了方便的接口;可以在 Quartus II 集成环境中自动运行其他 EDA 工具。
基于 Quartus II 的 FPGA 的开发
利用 Quartus II 软件的开发流程可概括为以下几步:设计输入、设计编译、设计时序分析、设计仿真和器件编程。
( 1)设计输入
Quartus II软件在File菜单中提供“New Project Wizard...”向导,引导设计者完成项目的创建。当设计者需要向项目中添加新的VHDL文件时,可以通过“New”选项选择添加。在这里我们创建项目“s_to_p”,编写“s_to_p.vhd文件”,并将文件添加到项目中。
( 2)设计编译
Quartus II编译器完成的功能有:检查设计错误、对逻辑进行综合、提取定时信息、在指定的Altera系列器件中进行适配分割,产生的输出文件将用于设计仿真、定时分析及器件编程。
①首先确定软件处于Compile Mode,可以通过Processing菜单进行选择。
②在Processing菜单中选择Compiler Settings项。在这里可以进行器件选择、模式设定、综合和适配选项设定及设计验证等。我们选择FLEX10KE系列型号为EPF10K30ETC114-1的器件,并选择在编译后进行时序分析。
③单击Processing菜单下的“Start Compilation”项,开始编译过程。
④查看编译结果。编译结果以树状结构组织在Compilation Report中,包含项目的设置信息,以及编译设置、编译效果等信息,同时也包含了静态时序信息。
( 3)设计定时分析
单击Project菜单下的“Timing Settings...”选项,可以方便地完成时间参数的设定。Quartus II软件的时序分析功能在编译过程结束之后自动运行,并在编译报告的Timing Analyses文件夹中显示。其中我们可以得到最高频率fmax、输入寄存器的建立时间tsu、输出寄存器时钟到输出的延迟tco和输入保持时间th等时间参数的详细报告,从中可以清楚地判定是否达到系统的时序要求。本设计实例电路的fmax可达到192.31MHz。
( 4)设计仿真
Quartus II软件允许设计者使用基于文本的向量文件(.vec)作为仿真器的激励,也可以在Quartus II软件的波形编辑器中产生向量波形文件(.vwf)作为仿真器的激励。通过Quartus II的波形编辑器,我们编辑波形文件“s_to_p.vwf”用于仿真。接着,在Processing菜单下选择“Simulate Mode”选项进入仿真模式,选择“Simulator Settings...”对话框进行仿真设置。在这里可以选择激励文件、仿真模式(功能仿真或时序仿真)等,我们选择时序仿真,单击“Run Simulator”即开始仿真过程。完成仿真后,我们可以通过时序仿真得到的波形判断系统设计是否达到要求。
( 5)器件编程
设计者可以将配置数据通过MasterBlaster或ByteBlasterMV通信电缆下载到器件当中,通过被动串行(Passive Serial)配置模式或JTAG模式对器件进行配置编程,还可以在JTAG模式下给多个器件进行编程。利用Quartus II软件给器件编程或配置时,首先需要打开编程器(在New菜单选项中选择打开Chain Description File),在编程器中可以进行编程模式设置(Mode下拉框)、硬件配置(Programming Hardware对话框)及编程文件选择(Add File...按钮),将以上配置存盘产生.cdf文件,其中存储了器件的名称、器件的设计及硬件设置等编程信息。当以上过程正确无误后,单击Start按钮即可开始对器件进行编程配置。这里我们需要根据外围硬件电路设计的情况进行选择。
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