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1、PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT12 六月 2023第1 次Quartus 设计流程PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTQuartus 软件的用户界面 启动 启动Quartus Quartus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。PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTQua
2、rtus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：（11）输入设计文件；）输入设计文件；（22）编译设计文件；）编译设计文件；（33）仿真设计文件；）仿真设计文件；（44）编程下载设计文件。）编程下载设计文件。PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT输入设计文件 Quartus Quartus 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VHDL VHD
3、L、Verilog HDL Verilog HDL）3 3）AHDL AHDL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EDA EDA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辑输入法，用 原理图输入法也称为图形编辑输入法，用Quartus Quartus 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
4、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Quartus Quartus 软件提供的 软件提供的EDA EDA平台设计数字电路或系统。平台设计数字电路或系统。PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT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 PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1 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
5、程的方法图示：新建工程第二页 新建工程第三页 PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1 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 PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT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file file菜单中的 菜单中的New New命令，弹出如图
6、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。PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT 2 2）选择）选择New New对话框 对话框中的 中的Device Design Device Design files files页下的 页下的Block Block Diagram/Schematic Diagram/Schematic File File，点击，点击OK OK，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、
7、原理图输入法输入设计文件PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT22、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，或点击 双击鼠标，或点击 图中的 图中的“符号工具 符号工具”按钮，或选择菜单 按钮，或选择菜单 Edit Edit下的 下的Insert Insert Symbol Symbol命令，弹出 命令，弹出 如右图所示的元件 如右图所示的元件 选择窗口 选择窗口 Symbol Symbol 对话框。对话框。元件选择窗口 PPT PPT文档演模板 文档演模板
8、 Office Office PPT PPTPPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT三、编译设计文件 选择 选择Quartus Quartus 主窗口 主窗口Process Process 菜单下 菜单下Start Compilation Start Compilation 命 命令，或者在主窗口的工具栏上直接点击图标 令，或者在主窗口的工具栏上直接点击图标 可以进行 可以进行全编译 全编译 全编译的过程包括分析与综合（全编译的过程包括分析与综合（Analysis&Synthesis Analysis&Synthesis）、）、适配（适配（Fitter
9、Fitter）、编程（）、编程（Assembler Assembler）、时序分析）、时序分析(Classical(Classical Timing Analysis)Timing Analysis)这 这4 4个环节，而这 个环节，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。PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTRTL RTL电路观察器窗口 电路观察器窗口 四、RTL 电路观察器PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PP
10、TRTL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，可以展开此模块的下一级结构图 PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT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/CPLD FPGA/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
11、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。PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT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。利用 波形文件用来为设计产生输入激励信号。利用 Quartus II Quartus II 波形编辑
12、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步骤如下：创建一个新的矢量波形文件步骤如下：（1 1）选择）选择Quartus Quartus 主界面 主界面 File File 菜单下的 菜单下的New New命令，命令，弹出新建对话框；弹出新建对话框；（2 2）在新建话框中选择）在新建话框中选择 Other Files Other Files 标签页，从中选 标签页，从中选择 择 Vector Waveform File Vector Waveform File，点击，点击OK OK按钮，则打开一个空的 按钮，则打开一个空的波形编辑器窗
13、口，主要分为信号栏、工具栏和波形栏 波形编辑器窗口，主要分为信号栏、工具栏和波形栏。PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT波形编辑器 波形编辑器窗口 窗口PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT2 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Edit Edit菜单中的 菜单中的 Insert Node or Insert Node or Bus Bus命令，或者在波形编辑器左边 命令，或者在波形编辑器左边Name Name列的空白处点击鼠标右键，弹 列的空白处点击鼠标右键
14、，弹出的 出的Insert Nodeor Bus Insert Nodeor Bus对话框 对话框 PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT2 2、输入信号节点、输入信号节点（2 2）点击）点击Insert Nodeor Bus Insert Nodeor Bus 对话框中的 对话框中的Node Finder Node Finder 按钮，弹 按钮，弹出 出Node Finder Node 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。PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT 3 3、编
15、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
16、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，W W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，DC DC表示不赋值。表示不赋值。PPT
17、 PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT 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Clock Clock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 Time Start Time）、结束时间（）、结束时间（End Time End Time）、时钟脉）、时钟脉冲周期（冲周期（Period Period），相位偏置（），相位偏置（Offset Of
18、fset）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的 点击此图标弹出如下图所示的Count Value Count 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PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT4 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
19、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Quartus Quartus 主窗口 主窗口Assignments Assignments菜单下的 菜单下的Settings Settings 命令，命令，可以进入参数设置页面，如下图所示，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 mode Simulation mode中选择 中选择“Function Function”；PPT PPT文档演模板 文档演模板
20、 Office Office PPT PPT4 4、仿真波形文件、仿真波形文件（2 2）选择）选择Quartus Quartus 主窗口 主窗口Processing Processing菜单下的 菜单下的Generate Generate Functional Simulation Netlist Functional Simulation Netlist命令，生成功能仿真网表文件；命令，生成功能仿真网表文件；（3 3）选择）选择Quartus Quartus 主窗口 主窗口Processing Processing菜单下的 菜单下的Start Simulation Start Simulat
21、ion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 mode Simulation mode中设置为 中设置为“Timing Timing”，设置好以后直接选择，设置好以后直接选择Start Simulation Start Simulation命令，执行时序仿真。命令，执行时序仿真。PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT六、编程下载1 1、JTAG JTAG编程下载
22、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Quartus Quartus 主窗口的 主窗口的Tools Tools菜单下的 菜单下的Programmer Programmer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 Setup Hardware Setup后为 后为“No Hardware”“No Hardware”，则需要选择编程的硬件。点击，则需要选择编程的硬件。点击Hardware Setup Hardware Setup，进入，进入Ha
23、rdware Setup Hardware 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Mode Mode中指定的编程模式为 中指定的编程模式为JTAG JTAG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.sof counter.sof编程文件，编程文件，选中 选中counter.sof counter.sof文件后的 文件后的Program/Configure Program/Configure选项，然后点击 选项，然后点击 图标下载设
24、计文件到器件中，图标下载设计文件到器件中，Process Process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。PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT编程下载对话框 1 1、JTAG JTAG编程下载模 编程下载模式 式PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTAS AS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Quartus Quartus 主窗口 主窗口Assignments
25、 Assignments菜 菜Device Device命令，进入 命令，进入 Settings Settings对话框的 对话框的 Device Device页面进行设 页面进行设置，如右图。置，如右图。2 2、AS AS主动串行编 主动串行编 程模式 程模式PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT2 2、AS AS主动串行编程模式 主动串行编程模式（2 2）选择）选择Quartus Quartus 主窗口的 主窗口的Tools Tools菜单下的 菜单下的Programmer Programmer命令或 命令或点击图标 点击图标，进入器件编程和配置对
26、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 Program Active Serial Program；（3 3）单击）单击 添加相应的 添加相应的counter.pof counter.pof编程文件，选中文 编程文件，选中文件后的 件后的Program/Configure Program/Configure、Verify Verify和 和Blank Check Blank 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，Process Process进度条中显示编程进度。下载完成后 进度
27、条中显示编程进度。下载完成后程序固化在 程序固化在EPCS EPCS中，开发板上电后 中，开发板上电后EPCS EPCS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。PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTPPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTPPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTQuartus 中宏功能模块的调用方法MegaWizard Plug-In Manager第一页 PPT PPT文档演模板 文档演
28、模板 Office Office PPT PPT 使用 使用Quartus Quartus 软件的 软件的MegaWizard Plug-In Manager MegaWizard 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Quartus Quartus 内部已有的 内部已有的IP IP（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IP IP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_counter lpm_counter宏功能模块来实现
29、一个十六进制的加法 宏功能模块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counter16 counter16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bdf bdf文件，选择 文件，选择Quartus Quartus 主窗口的 主窗口的Tools Tools菜单下的 菜单下的MegaWizard Plug-MegaWizard Plug-In Manager In Manager命令，进入 命令，进入MegaWizard Plug-In Manager Meg
30、aWizard Plug-In Manager对话框第一页 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：PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT3.4 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 PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT3.4 Quartus 中宏功能模块的调用方法 MegaWizard Plug-In Manager第四页 M
31、egaWizard Plug-In Manager第五页 PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT3.4 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 PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT3.5 SignalTap 逻辑分析仪 SignalTap SignalTap 逻辑分析仪是 逻辑分析仪是Quartus Quartus 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
32、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SignalTap SignalTap 逻辑分析仪来进行观察。逻辑分析仪来进行观察。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SignalTap SignalTap 逻辑 逻辑分析仪中进行观察。分析仪中进行观察。PPT PPT文档演模板
33、文档演模板 Office Office PPT PPT3.5 SignalTap 逻辑分析仪（续1）1 1、SignalTap SignalTap 逻辑分析仪的用户界面 逻辑分析仪的用户界面 PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT3.5 SignalTap 逻辑分析仪（续2）2 2、SignalTap SignalTap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STP STP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）定义采样深度 3 3
34、）设置触发参数）设置触发参数 右图为 右图为STP STP文件参数 文件参数配置界面 配置界面。PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT3.5 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PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT本章小结 本章主要介绍了 本章主要介绍了Altera Quartus Altera 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Qua
35、rtus Quartus 7.2 7.2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 Quartus Quartus 软件进行设计开发的用户界面、常用工具和设 软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Quartus Quartus 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SignalTap SignalTap 逻辑分析仪的使用方法。逻辑分析仪的使用方法。PPT PPT文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT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。