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1、EDA技术,Electronic Design Automation,1,学习情境一：10分钟学会FPGA设计,EDA技术,Electronic Design Automation,2,主要内容,项目任务 项目目标 实施步骤 相关知识 评价与总结,A. 项目任务,EDA技术,Electronic Design Automation,4,项目任务,利用VHDL语言设计一个三人表决器，完成如下逻辑功能：,功能描述：三个人分别用指拨开关KD1、KD2、KD3来表示自己的意愿， 如果对某决议同意，对应的指拨开关拨到高电平（上方），不同意就把 对应的指拨开关拨到低电平（下方）。表决结果用LED（高电平亮
2、）显示， 如果决议通过那么实验板上PL2亮；如果不通过那么实验板上PL1亮； 如果对某个决议有任意二到三人同意，那么此决议通过，PL2亮； 如果对某个决议只有一个人或没人同意，那么此决议不通过，PL1亮.,EDA技术,Electronic Design Automation,5,B 项目目标,通过本项目，利用VHDL语言完成一个基于FPGA的三人表决器设计， 并下载到FPGA中进行验证，达到以下要求 1 掌握EDA技术基本概念 2 熟悉基于FPGA的EDA设计流程。 3 了解CPLD/FPGA的内部结构 4 了解QuartusII 软件的基本使用方法 5 了解VHDL语言的基本结构,EDA技术
3、,Electronic Design Automation,6,C 实施步骤,准备工作 安装Altera 公司QuartusII 8.1开发软件。（参见EDA软件安装指南） 准备FPGA开发板或实验箱。（参见EDA开发板与实验箱简介）,EDA技术,Electronic Design Automation,7,1设计输入QuartusII支持原理图输入、波形图输入、硬件描述语言等多种设计输入方式，本例首先以VHDL语言方式进行表决器设计任何一个设计都是一项工程（project）,都必须首先为此工程建立一个放置与此工程相关的所有设计文件的文件夹。建立工程文件夹后，利用New project wiz
4、ard 为工程指定工作目录、分配工程名称、指定顶层设计实体名称及设定工程的其他属性。（1）选择菜单File-New project wizard命令，打开建立新工程管理窗,EDA技术,Electronic Design Automation,8,在弹出的工程设置对话框中第一栏设定工程文件存放的目录,EDA技术,Electronic Design Automation,9,第二行为新建工程的工程名，第三行为新建工程顶层文件的实体名，一般直接用顶层文件的实体名作为工程名。,EDA技术,Electronic Design Automation,10,（2）点击下一步，将设计文件加入工程（由于是新建工
5、程尚无设计文件，此处继续点击下一步）,EDA技术,Electronic Design Automation,11,EDA技术,Electronic Design Automation,12,（4）工具设置，此处可设置第三方的综合、仿真和时序分析工具。默认使用Quartus II 自带的设计工具,EDA技术,Electronic Design Automation,13,?,（5）结束设置，弹出工程设置统计窗口，统计窗口列出了新建工程设置的有关信息，查看无误后点击Finish按钮,EDA技术,Electronic Design Automation,14,（6）新建工程完成后，鼠标点击新建文件(
6、New)，准备VHDL程序输入,.,.,.,.,EDA技术,Electronic Design Automation,15,在弹出的对话框中选择VHDL File,EDA技术,Electronic Design Automation,16,在VHDL 文件编辑窗口中输入和编辑源文件,EDA技术,Electronic Design Automation,17,EDA技术,Electronic Design Automation,18,2 编译 源文件编辑完成后，就可以进行工程编译了，编译主要是对设计项目进行检错、逻辑综合、结构综合、输出结果的编辑配置和时序分析等,EDA技术,Electronic
7、 Design Automation,19,点击开始编译（Start compilation）,EDA技术,Electronic Design Automation,20,编译中,左下角Task栏显示编译的进度,EDA技术,Electronic Design Automation,21,编译完成，下侧Message栏显示编译的有关信息，如果有错误，必须进行修改，直至编译通过（出现 Full Compilation successful 提示框）,EDA技术,Electronic Design Automation,22,在编译报告中可查看工程编译的有关指标,EDA技术,Electronic D
8、esign Automation,23,3 波形仿真 编译通过仅表示设计文件无语法或连接错误，设计功能是否实现，还需通过仿真来验证。波形仿真的目的，就是通过设定输入波形，验证输出结果是否与设计目的相符,EDA技术,Electronic Design Automation,24,首先，新建波形仿真文件（File-New），选择Vector Waveform file打开波形编辑器,EDA技术,Electronic Design Automation,25,EDA技术,Electronic Design Automation,26,设置仿真时间(Edit-End time),EDA技术,Elect
9、ronic Design Automation,27,在End Time 窗口设定仿真时间，仿真时间一般设定在几十微秒至一毫秒，此处设定为1ms,EDA技术,Electronic Design Automation,28,在波形编辑器中添加工程的端口信号名。在波形编辑器的Name区域的空白处双击鼠标，弹出Insert Node or Bus 对话框，点击弹出对话框中的Node Finder，弹出Node Finder对话框,Initial situation,1. Criterion,2. Criterion,3. Criterion,Result,EDA技术,Electronic Desig
10、n Automation,29,Company X,EDA技术,Electronic Design Automation,30,点击Node Finder对话框中的List，即可在左下角列出当前工程的所有端口,Bar,Ball,Bar,Arrow,EDA技术,Electronic Design Automation,31,将端口KD和PL分别选中，点击中部“”移入右边Selected Noder窗口中，然后点击OK,EDA技术,Electronic Design Automation,32,在波形编辑器的Name区即可见到添加的端口,EDA技术,Electronic Design Automa
11、tion,33,总线形式的输入输出端口可以点击+号展开（点击-号折叠）,EDA技术,Electronic Design Automation,34,编辑输入波形。编辑输入端口的输入信号。,EDA技术,Electronic Design Automation,35,波形文件存盘，默认以工程文件名相同的文件名存入工程文件夹中,EDA技术,Electronic Design Automation,36,EDA技术,Electronic Design Automation,37,点击开始仿真（Start Simulation）,EDA技术,Electronic Design Automation,38
12、,仿真完成，查看输出波形是否与设计目的相符,EDA技术,Electronic Design Automation,39,EDA技术,Electronic Design Automation,40,Solution to problem 3,Solution to problem 1,Solution to problem 2,Solution to problem 4,4 管脚分配与硬件仿真 （注：此部分系根据众友SOPC开发板ZY11SOPC23BB进行的管脚分配，若使用其他设备，请相应调整） 在Pin Planner中分配管脚。选择Assignment-Pin Planner，打开管脚分配
13、窗口,EDA技术,Electronic Design Automation,41,EDA技术,Electronic Design Automation,42,EDA技术,Electronic Design Automation,43,按照实际的硬件连接，将设计文件中的输入输出端口与芯片上的管脚一一对应,EDA技术,Electronic Design Automation,44,EDA技术,Electronic Design Automation,45,同理分配其他所有管脚,EDA技术,Electronic Design Automation,46,还可在Assignments Editor中完
14、成上述管脚分配过程,EDA技术,Electronic Design Automation,47,管脚分配完成后重新编译，生成POF文件和SOF文件,EDA技术,Electronic Design Automation,48,5 下载到FPGA中 最后一步，激动人心的时刻到了.,EDA技术,Electronic Design Automation,49,连接好开发板或实验箱的JTAG下载线（打开电源，忘了没？）,打开编程器，将设计项目烧写到芯片中(Tools-Programmer),EDA技术,Electronic Design Automation,50,确认编程器中SOF文件为当前工程的配置
15、文件，点击Start，开始下载,EDA技术,Electronic Design Automation,51,EDA技术,Electronic Design Automation,52,下载完成了,EDA技术,Electronic Design Automation,53,三人表决器程序已经烧写到芯片中，现在你就可以通过硬件资源来验证表决器功能是否正确，按下表的指拨开关KD1、KD2、KD3状态来进行完全测试,EDA技术,Electronic Design Automation,54,硬件运行结果如图，结果完全正确，第一次设计完成了。理解上述设计过程之后，你能完成一个5人表决器的设计吗？,D. 相关知识,EDA技术,
