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1、,EDA技术及其应用,第2章,QuartusII设计向导,2.1 原理图输入设计方法的特点 进行几乎任意层次的数字系统设计。 对系统中的任一层次，或任一元件的功能进行精确的时序 仿真，精度达0.1ns。 通过时序仿真，迅速定位电路系统的错误，并随时纠正。 对设计方案进行随时更改，并储存设计过程中所有的电路,QuartusII,和测试文件入档。 通过编译和下载，在FPGA上对设计项目随时进行硬件测 试验证。 如果使用FPGA和配置编程方式，将不会有器件损坏和损 耗的问题。 符合现代电子设计技术规范。,Quartus II软件开发步骤,(1)新建文件夹 (2)画电路图 （2,3）三步不分先后 (3
2、)新建项目 (4)画输入信号（首先设置仿真终止时间end time） (5)编译 (6)功能仿真（加入输入信号,每次改变都应编译一次） (7)时序仿真 (8)下载程序到开发板,2.2 原理图输入方式设计初步,2.2.1 建立工作库文件夹和编辑设计文件,（1）新建一个文件夹。（英文字母，数字，下划线组成，少于8个字符）,（2）建立原理图源文件编辑窗。（菜单命令：Filenew）,图2-1 选择编辑文件类型,2.2 原理图输入方式设计初步,（3）编辑构建电路图。,图2-2 打开原理图编辑窗,2.2 原理图输入方式设计初步,图2-3 调入需要的宏功能元件（Symbol）,(1)、双击原理图空白处 (
3、2)、执行菜单命令：EditInsert symbols (3)、单击工具栏图标,常用库元件名定义,数字电路：7400 ： 与非门 7402 ： 或非门 and2 ： 2输入端与门 or2 ： 2输入端或门 端口： input ：输入接口 output： 输出接口 常量： vcc ：高电平 gnd：低电平,画导线，总线,鼠标移到元件引脚附近，出现 图标时，按住左键，并拖动鼠标即可。 画总线时，点击 图标，按住左键，即可画出总线。 画管道（用于方块图）图标。,橡胶带工具。点击选中后，拖动原理图，导线不会断开。,选择工具。,网络标号,点击选中要命名的导线，在线的属性中的name栏填入名称。,2.2
4、 原理图输入方式设计初步,（3）编辑构建电路图。,图2-4 两位十进制计数器电路图,2.2 原理图输入方式设计初步,（4）文件存盘。,选择FileSave As命令，找到已设立的文件夹路径为 d: MY_PROJECT，存盘文件名为cnt10.bdf。若出现 问句“Do you want to create”时，若单击“是”按,钮，则直接进入创建工程流程。若单击“否”按钮，可按以 下的方法进入创建工程流程。,2.2 原理图输入方式设计初步,2.2.2 创建工程,（1）打开建立新工程管理窗。,图2-5 利用“New Preject Wizard”创建工程cnt10,2.2 原理图输入方式设计初步
5、,（2）将设计文件加入工程中。,图2-6 将所有相关的文件都加入进此工程,2.2 原理图输入方式设计初步,（3）选择目标芯片。,图2-7 选择目标器件EP2C8Q208C8,2.2 原理图输入方式设计初步,（4）工具设置。,（5）结束设置。,图2-8 CNT10工程管理窗,2.2 原理图输入方式设计初步,2.2.3 功能分析,图2-9,74390的真值表,2.2 原理图输入方式设计初步,2.2.4 编译前设置,（1）选择,FPGA目标芯,片。,图2-10 选择目标器件EP2C8Q208C8,2.2 原理图输入方式设计初步,2.2.4 编译前设置,（2）选择配置器件的工作方式。,图2-11选择配
6、置器件的工作方式,2.2 原理图输入方式设计初步,2.2.4 编译前设置,（3）选择配置器件和编程方式。,图2-12 选择配置器件型号和压缩方式,2.2 原理图输入方式设计初步,2.2.4 编译前设置,（4）选择输出设置。,（5）选择目标器件闲置引脚的状态。,图2-12 选择配置器件型号和压缩方式,2.2 原理图输入方式设计初步,2.2.5 全程编译,图2-13 全程编译后出现报错信息,2.2 原理图输入方式设计初步,2.2.6 功能测试,（1）打开波形编辑器。菜单命令：Filenew,图2-14 选择编辑矢量波形文件,2.2 原理图输入方式设计初步,2.2.6 功能测试,（1）打开波形编辑器
7、。,图2-15 波形编辑器,2.2 原理图输入方式设计初步,2.2.6 功能测试,（2）设置仿真时间区域。菜单命令：Editend time,图2-16 设置仿真时间长度,2.2 原理图输入方式设计初步,2.2.6 功能测试,（3）波形文件存盘。,图2-17 vwf激励波形文件存盘,（4）将工程cnt10的端口信号名选入波形编辑器中。,菜单命令：Edit Insert Node or BUS 菜单命令：View Utility window Node finder,单击这里,（4）将工程cnt10的端口信号名选入波形编辑器中。,图2-18 向波形编辑器拖入信号节点,菜单命令：View Util
8、ity window Node finder,2.2 原理图输入方式设计初步 2.2.6 功能测试 （5）编辑输入波形（输入激励信号）。,图2-19 准备给CLK设置时钟,图2-20 为CLK设置周期,编辑输入波形（输入激励信号）,选中波形的一段 指定逻辑电平 仿真输入信号，对仿真结果影响很大，不正确的输入信号，有可能无法得到正确的结果。,2.2 原理图输入方式设计初步,2.2.6 功能测试,（6）总线数据格式设置。,图2-21 为q设置数制,2.2 原理图输入方式设计初步,2.2.6 功能测试,（6）总线数据格式设置。,图2-22设置好的激励波形图,2.2 原理图输入方式设计初步,2.2.6
9、 功能测试,（7）仿真器参数设置。 菜单命令：AssigmentsSettings,图2-23 选择仿真约束和控制,仿真类型,功能仿真 时序仿真 快速时序仿真,检测冒险情况,输入信号波形,（7）仿真器参数设置。菜单命令：ProcessingSimulator tool,仿真类型,功能仿真 时序仿真 快速时序仿真,输入信号波形,2.2 原理图输入方式设计初步,（8）启动时序仿真器。,（9）观察仿真结果。,图2-24 仿真波形输出,输出端信号有延迟现象,功能仿真,输出信号没有延迟现象,2.3 引脚设置和下载,2.3.1 引脚锁定。菜单命令：Assignment Pin,为了进行硬件测试，应将输入输
10、出信号锁定在芯片的引脚上。再进行编译（综合），下载到电路板中，进行测试。,把电路中所有引脚全部列出来,新建一个引脚组，并把引脚加入其中。 右键，Creat group 创建一个aa引脚组,单击，加入引脚,按住左键，拖动引脚到右边的芯片的一个引脚上即可。,2.3 引脚设置和下载,2.3.1 引脚锁定,图2-27 图形式引脚锁定对话框,引脚锁定，还可以通过Tcl脚本命令进行。 Tcl脚本使用更灵活，一次编辑，多次使用。提高工作效率。,2.3 引脚设置和下载,2.3.2 配置文件下载,（1）打开编程窗和配置文件。,图2-28 选择编程下载文件和下载模式,2.3 引脚设置和下载,2.3.2 配置文件下
11、载 （2）设置编程器。,图2-29加入编程下载方式,2.3 引脚设置和下载,2.3.2 配置文件下载 （2）设置编程器。,图2-30 双击选中的编程方式名,（3）硬件测试。,2.3 引脚设置和下载,2.3.3 AS模式直接编程配置器件,1选择编程模式和编程目标文件,图2-31 ByteBlaster II接口AS模式编程窗口,2选择接插模式,3AS模式编程下载,2.3 引脚设置和下载,2.3.4 JTAG间接模式编程配置器件,1将SOF文件转化为JTAG间接配置文件,图2-32 选择目标器件EP2C8,2.3 引脚设置和下载,2.3.4 JTAG间接模式编程配置器件,1将SOF文件转化为JTA
12、G间接配置文件,图2-33 选定SOF文件后，选择文件压缩,2.3 引脚设置和下载,2.3.4 JTAG间接模式编程配置器件,2下载JTAG间接配置文件,图2-34 用JTAG模式对配置器件EPCS1进行间接编程,2.3 引脚设置和下载,2.3.5 USB Blaster编程配置器件使用方法,图2-35 安装USB驱动程序,2.3 引脚设置和下载,2.3.5 USB Blaster编程配置器件使用方法,图2-36 设置JTAG硬件功能,2.4 层次化设计,2.4.1 8位十进制计数器的设计,1. 构建元件符号,图2-37 将原理图设计生成一个底层的单独元件（Symbol）,2.4 层次化设计,
13、2.4.1 8位十进制计数器的设计,2. 构建顶层文件,图2-38 从当前工程路径中调入元件CNT10,2.4 层次化设计,2.4.1 8位十进制计数器的设计,2. 构建顶层文件,图2-39 两位十进制频率计顶层设计原理图文件,2.4 层次化设计 3. 功能分析,图2-39 两位十进制频率计顶层设计原理图文件,图2-41 74374真值表,2.4 层次化设计,2.4.1 8位十进制计数器的设计,4. 全程编译,5. 时序仿真,图2-42 图2-39的仿真激励波形图，或称矢量波形文件,2.4 层次化设计,图2-43 图2-39的仿真波形图（enb不同脉宽）,图2-44 图2-39的仿真波形图（e
14、nb相同脉宽）,2.4 层次化设计,2.4.2 硬件测试与实验,图2-45 将引脚nCEO设定为I/O口,2.5 8位十进制频率计设计,2.5.1 时序控制器设计,图2-46 频率计测频时序控制器电路,2.5 8位十进制频率计设计 2.5.1 时序控制器设计,图2-47 7493真值表,图2-48 74154真值表,2.5 8位十进制频率计设计,2.5.1 时序控制器设计,图2-49 图2-46电路的仿真波形,2.5 8位十进制频率计设计,图2-50 测频时序控制电路图5-54 频率计顶层电路原理图,2.5 8位十进制频率计设计,2.5.2 顶层电路设计与测试,图2-51 测频时序控制电路工作
15、波形图5-55 频率计工作时序波形,计数值为什么与输入不同？,计数时间计算,enb: 计数器允许计数，Qd信号（8个周期） 计数时间100ms，则每个时钟周期为100/8=12.5ms 对应的时钟频率是80Hz 计数时间为1秒时， 每个时钟周期1000ms/8=125ms,习,题,2-1. 归纳利用QuartusII进行原理图输入设计的流程。 2-2. 参考Quartus II的Help，详细说明Assignments菜单中 Settings对话框的功能。 （1）说明其中的Timing Requirements & Qptions的功能、使用方 法和检测途径。 （2）说明其中的Compilat
16、ion Process的功能和使用方法。 （3）说明Analysis & Synthesis Setting的功能和使用方法，以及其 中的Synthesis Netlist Optimization的功能和使用方法。 （4）说明Fitter Settings中的Design Assistant和Simulator功 能，举例说明它们的使用方法。 2-3. 概述Assignments菜单中Assignment Editor的功能，举例说 明。 2-4. 传统数字电路实验中，常用插导线的方法连接元件电路。根据已掌握 的知识试说明，此种设计方法对系统的正常运行有何不利，为什么？,习,题,2-5. 时
