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1、一、实验目的1、通过一个简单的38译码器的设计,掌握组合逻辑电路的设 计方法。2、初步了解QUARTUSII原理图输入设计的全过程。3、掌握组合逻辑电路的静态测试方法。二、实验内容在本实验中，用三个拨动开关来表示三八译码器的三个输入用八 个LED来表示三八译码器的八个输出。通过输入不同的值来观察输 入的结果与三八译码器的真值表是否一致。当开关闭合时其输出为 低电平，反之输出高电平。 实验步骤下面将通过这个实验，向读者介绍QUARTUSII的项目文件的生 成、编译、管脚分配以及时序仿真等的操作过程。1、建立工程文件1)选择开始程序AlteraQuartusII5.1，运行QUARTUSII软 件
2、。或者双击桌面上的QUARTUSII的图标运行QUARTUSII软件 ，出现如图5-1所示，如果是第一次打开QUARTUSII软件可能会 有其它的提示信息，使用者可以根据自己的实际情况进行设定后进 入图5-1所示界面。5-1 QUARTUSII软件运行界面 2)选择软件中的菜单FileNew Project Wizard，新建一个工程 。如图5-2所示。5-2 新建工程对话框3）点击图1-4中的NEXT进入工作目录，工程名的设定对话框如图 5-3所示。第一个输入框为工程目录输入框，用户可以输入如f:/ work等工作路径来设定工程的目录，设定好后，所有的生成文件 将放入这个工作目录。第二个输入
3、框为工程名称输入框，第三个输 入框为顶层实体名称输入框。用户可以设定如work ，一般情况下工 程名称与实体名称相同。使用者也可以根据自已的实际情况来设定 。5-3 指定工程名称及工作目录4）点击NEXT，进入下一个设定对话框，按默认选项直接点击 NEXT进行器件选择对话框。如图5-4所示。这里我们以选用 Cyclone系列芯片EP1C6Q240C8为例进行介绍。用户可以根据使 用的不同芯片来进行设定。5-4 器件选择界面 首先在对话框的左上方的Family下拉菜单中选取Cyclone，在中 间右边的Speed grade下拉菜单中选取8，在左下方的Available devices框中选取E
4、P1C6Q240C8 ，点击NEXT完成器件的选取， 进入EDA TOOL设定界面如图1-7所示。5-5 EDA TOOL对话框 5）按默认选项，点击NEXT出现新建工程以前所有的设定信息，如 图5-6所示，点击FINISH完成新建工程的建立。5-6 新建工程信息 2、建立图形设计文件1）在创建好设计工程后，选择FileNEW菜单，出现图5-7所 示的新建设计文件类型选择窗口。这里我们以建立图形设计文件为 例进行说明，其它设计输入方法与之基本相同。 5-7 新建设计文件选择窗口 2）在New对话框（图5-7）中选择Device Design Files页下的 Block Diagram/Sch
5、ematic File，点击OK按钮，打开图形编辑 器对话框，如图5-8所示。图中标明了常用的每个按钮的功能。5-8 QUARTUS图形编辑器对话框 QUARTUSII图形编辑器也称块编辑器（Block Editor）， 用于以原理图（Schematics）和结构图（Block Diagrams）的 形式输入和编辑图形设计信息。QUARTUSII图形编辑器可以读取 并编译结构图设计文件（Block Design File）和MAXPLUSII图形 设计文件（Graphic Design Files），可以在QUARTUSII软件中 打开图形设计文件并将其另存为结构图设计文件。在QUARTUSI
6、I图形编辑器窗口（图5-8）中，根据个人爱 好，可以随时改变Block Editor的显示选项，如导向线和网格间距 、橡皮筋功能、颜色以及基本单元和块的属性等。3）在这里以用原理图输入设计一个三八译码器为例，介绍基本单 元符号输入方法的步骤。在图5-8所示的图形编辑器窗口的工件区 双击鼠标的左键，或点击图中的符号工具按钮，或选择菜单 EditInsert Symbol，则弹出如图5-9所示的Symbol对话框。5-9 Symbol对话框 4）用鼠标点击单元库前面的“+”号，展开单元库，用户可以选择所需要的图元或符号，该符号则显示在右边的显示符号窗口，用户也可以在符号名称里输入你所需要的符号名称
7、，点击OK按钮，所选择的符号将显示在图形编辑器的工件工域。 5）参考图5-10所示，将要选择的器件符号放置在图形编辑器的工 件区域，用正交节点工具将原件边接起来，然后定义端口的名称。 在这个例子里，定义三个输入为A、B、C，定义八个输出为D0、 D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7。用户也可以根据自己的习惯 来定义这些端口名称。5-10 设计文件的输入 6）完成图形编辑的输入之后，需要保存设计文件或重新命名设计 文件。选择FileSave As项，出现如图5-11所示对话框，选择 好文件保存目录，并在文件名栏输入设计文件名。如需要将设计文 件添加到当前工程中，则选择对话框下面的Add fi
8、le to current project复选框，单击保存按钮即可保存文件。需要注意的是，在 整个设计文件保存的过程当中，都需要遵循设计输入法的一般规则 。5-11 保存设计文件对话框 3、对设计文件进行编译QUARTUSII编译器窗口包含了对设计文件处理的全过程。在 QUARTUSII软件中选择ToolCompiler Tool菜单项，则出现 QUARTUSII的编译器窗口，如图5-12所示，图中标明了全编译过 程各个模块的功能。5-12 QUARTUSII编译器窗口 需要说明的是在进行设计文件的综合和分析，也可以单独打开某 个分析综合过程不必进行全编译界面。当完成上述窗口的设定后， 点击S
9、TART按钮进行设计文件的全编译。如果文件有错，在软件的 下方则会提示错误的原因和位置，以便于使用者进行修改直到设计 文件无错。整个编译完成，软件会提示编译成功，如图5-13所示。5-13 全编译成功界面 4、管脚分配在前面选择好一个合适的目标器件（在这个实验中选择为EP1C6Q240C8），完成设计的分析综合过程，得到工程的数据文件以后，需要对设计中的输入、输出引脚指定到具体的器件管脚号码，指定管脚号码称为管脚分配或管脚锁定。1）点击Assignments菜单下面的Assignment Editor，进入到引 脚分配窗口。如图5-14所示。5-14 进入引脚分配界面 首先将要分配管脚的信号放
10、置在To下方。双击To下方的New ，如图5-14所示则会出现如图5-15所示界面。5-15 信号选择对话框 选择选择 Node Finder进进入如图图5-16所示的Node Finder对话对话 框界面 。按图图5-16中样样例设设置参数。在Filter窗口选择选择 Pins：all，在 Named窗口中输输入“*”，点击击List在Nodes Found窗口出现现所有信号 的名称，点击击中间间的 按钮则钮则 Selected Nodes窗口下方出现现被选选 择择的端口名称。5-16 Node Finder对话框 双击OK按钮，完成设置。进入管脚分配窗口，如图5-17所示。5-17 管脚分
11、配 在图5-17中以锁定端口A的管脚为例，其它端口的管脚锁定与 其基本一致。选择端口A的对应Assignment Name 待其变为蓝色 ，双击之，出现下拉菜单选取如图5-17所示的Location（ Accepts wildcards/groups）选项。选择端口A的对应Value栏 ， 待其变为蓝色，输入对应的管脚名121，按回车键，软件将自动 将其改为PIN_121，同时蓝色选择条会自动跳转到Value栏的下一 行，这表明软件已经将输入端口A分配到FPGA的121引脚上，如图 5-18所示。 5-18 给A端口进行管脚分配 步骤一：在Assignment Name栏内双击后，在下拉菜单中
12、选中Location （Accepts wildcards/groups）选项步骤二：在Value栏下填入实验箱管脚121，注意各实验箱对应的管脚也不同， 也可选择该实验箱上其他任意不同的管脚步骤三：管脚填写完毕后，字体颜色自动变黑，则填写正确用同样样的方法，依照表1-2和表1-3所示的硬件与FPGA的管脚连连接 表（或附录录），对对其它端口进进行管脚分配，如图图5-19所示。5-19 所有引脚全部分配结束后的软件窗口 信号名称对应FPGA管脚名信号说明K1121从K1输出到FPGA的121K2122从K2输出到FPGA的122K3123从K3输出到FPGA的123管脚分配好之后，按照表5-1
13、9 所示的编号，把实验箱上D0接线 端子与EP1C6核心板I/O引脚 区的101端子。用导线连接起来。按 照同样的办法，把其他的几个接线端子用导线连接起来。下表是拨动开关的输入信号与FPGA的I/O的关系5-20 拨动开关的输入信号与FPGA的I/O的关系6、对设计文件进行仿真1）创建一个仿真波形文件，选择QUARTUSII软件FileNew，进 行新建文件对话框。如图5-23所示。选取对话框的Other File标签 页，从中选取Vector Waveform File，点击OK按钮，则打开了一 个空的波形编辑器窗口，如图5-24所示。5-24 波形编辑器 5-23 新建文件对话框 2）设置
14、仿真结束时间，波形编辑器默认的仿真结束时间为1S，根据仿真需要，可以自由设置仿真的结束时间。选择QUARTUSII软件的EditEnd Time命令，弹出线路束时间对话框，在Time框办输入仿真结束时间，点击OK按钮完成设置。3）加入输入、输出端口，在波形编辑器窗口左边的端口名列表区 点击鼠标右键，在弹出的右键菜单中选择Insert Node or Bus 命令，在弹出的Insert Node or Bus对话框如图5-25所示界面中 点击Node Finder按钮。5-25 Insert Node or Bus对话框 在出现现的Node Finder界面中，如图图5-26所示，在Filter
15、列表中 选择选择 Pins：all，在Named窗口中输输入“*”，点击击List在Nodes Found 窗口出现现所有信号的名称，点击击中间间的 按钮则Selected Nodes窗口下方出现被选择的端口名称。 5-26 Node Finder对话框 双击OK按钮，完成设置，回到图5-25所示的Insert Node or Bus对话框，双击OK按钮，所有的输入、输出端口将会在端口名列 表区内显示出来，如图5-27所示。 5-27 在波形编辑器中加入端口 4）编辑输编辑输 入端口波形，即指定输输入端口的逻辑电逻辑电 平变变化，在如 图图5-27所示的波形编辑编辑 窗口中，选择选择 要输输入
16、波形的输输入端口如A端 口，在端口名显显示区左边边的波形编辑编辑 器工具栏栏中有要输输入的各种 波形，其按钮说钮说 明如图图5-28所示。5-28 波形编辑器工具栏 5）点击时钟键，出现时间对话框，可 对A段的波形周期进行设置根据仿真的需要输入A、B、C段的波形。完成后如图5-29所示 。最后选择软件的FileSave进行保存。5-29 编辑输入端口波形 5）指定仿真器设置，在仿真过程中有时序仿真和功能仿真之分， 在这里介绍功能仿真。在QUARTUSII软件中选择 ToolSimulator Tool命令，打开仿真器工具窗口，如图5-30所 示。5-30 仿真器工具窗口 按图5-30上的提示，首先产生功能仿真网表文件，点击产生功 能仿真网表的按钮Gener
