浅析FPGA实验报告

浅析FPGA实验报告
Quartus使⽤环境和简单电路设计
⼀、实验⽬的
1. 熟悉Quartus Ⅱ软件基本使⽤⽅法;
2. 掌握电路的基本设计⽅法;
3. 掌握电路的基本仿真⽅法;
4. 掌握电路的基本下载⽅法。

⼆、实验器材
1. KH-310 下载板;
2. KH-310 LED 显⽰模块。

三、⽂件档名
加载:halfadd.sof
烧录:halfadd.pof
⼯程项⽬⽂件名:halfadd.qpf
四、实验内容
⽤VHDL 语⾔和原理图分别完成设计、仿真和下载基本逻辑门电路半加器的过程:
输⼊:a,b;输出:求和sum,进位c;
五、实验步骤
1. 新建⽂本⽂件
在Quartus Ⅱ管理器界⾯中选择File/New.., 菜单,出现New 对话框,如图3.1 所⽰。

在对话框中选择VHDL File,点击OK,打开⽂本编辑器,输⼊半加器的VHDL 语⾔程序,如图1.2 所⽰。

然后保存⽂件halfadd.vhd。

需要注意的是,⽂件名与模块名必须⼀致。

图3.1 Quartus Ⅱ新建⽂本⽂件界⾯
图3.2 输⼊半加器的VHDL 语⾔程序
图3.3 保存⽂件
2. 建⽴⼯程项⽬
(1)在管理器窗⼝中选择File/New Project Wizard...菜单,出现新建项⽬向导New Project Wizard 对话框,输⼊项⽬⽬录(r:\test)、项⽬名称(halfadd)和顶层实体(halfadd),如图3.4 所⽰,顶层实体名可以与项⽬名不同。

图3.4 建⽴⼯程项⽬
(2)点击Next,添加⽂件对话框。

点击按钮“…”,添加与该项⽬有关的所有⽂件到当前项⽬,
如图3.5 所⽰。

本例只有⼀个⽂件halfadd.vhd,所以不⽤添加其它器件。

图3.5
图3.6
图3.7 添加项⽬有关的⽂件
(3)点击Next 按钮,再点击Next 选择⽬标器件系列Cyclone,点击NEXT 选择⽬标器件封装形式,引脚数⽬和速度级别。

如图3.8 所⽰,点击NEXT。

图3.8 选择⽬标器件
(4)点击FINISH 按钮,项⽬halfadd 出现在项⽬导航窗⼝中,如图3.9 所⽰。

双击⽂件名,
即可打开⽂件。

图3.9 打开⽂件
3. 编译并综合
选择菜单Processing\Start Complition 或直接点击⼯具栏中编译快捷按钮开始编译。

编译过程中,状态窗⼝显⽰编译进度的百分⽐和每个阶段所花费的时间。

信息窗⼝显⽰所有信息,警告和错误,双击某个信息项,可以定位到原设计⽂件并⾼亮显⽰。

编译完成后将产⽣⼀个编译报告栏,编译结果在编译报告栏中⾃动更新,如图3.10 所⽰。

报告栏包含了将⼀个设计适配到器件的所有信息。

选中某⼀项可获得更详细的信息。

如编译有错误,需要修改设计进⾏,并重新编译。

图3.10 编译并综合⽂件
4. 设计仿真
(1)新建仿真波形⽂件.vwf
选择菜单File/New..,在New 对话框中选择Other Files/Vector Waveform File,出现空的仿真波形⽂件。

将⽂件保存为halfadd.vwf。

如图1.11 所⽰:
编译快捷键信息窗⼝
图3.11 打开仿真波形⽂件
(2)加⼊节点
选择菜单Edit /Insert Node or Bus..,在Insert Node or Bus 对话框中点击按钮Node Finder,先在Filter 项⾥选择Pins:all,然后点击List,如图3.12 所⽰:
图3.12 列出仿真节点
点击“》”(全部选中)或“>”(⼀个⼀个加⼊)选择要仿真节点,“《”和“<”删除所选节点。

点击OK,加⼊节点。

如图1.13 所⽰:
图3.13 选择仿真节点
(3)确定仿真时间和编辑激励波形
选择菜单Edit/End Time..,可以调整最⼤仿真时间。

本例使⽤200ns,如图3.14 所⽰;选择菜
单Edit\Grid Size..,可以修改⽹格⼤⼩,通常⽤⽹格⼤⼩表⽰信号状态的基本维持时间,本例输⼊5ns,如图3.15 所⽰。

编辑激励波形时,先选中Name 栏的⼀个节点,然后单击图形⼯具菜单中的赋值快捷键,如图3.16 所⽰,根据要求编辑波形。

图3.14 确定仿真结束时间图3.15 修改⽹格⼤⼩
图3.16 编辑激励波形
(4)运⾏仿真器
保存后选择Processing \Start Simulation 菜单,或点击⼯具栏中的仿真快捷键按钮运⾏仿真器,波形如图3.16 所⽰。

如果仿真结果有错误,需要修改设计并重新编译仿真。

(5)管脚的分配与定位
选择Assignment\ Pins 菜单,打开引脚分配窗⼝,如图3.17 所⽰。

进⾏管脚分配:下⾯以33001下载板为例进⾏管脚分配:输⼊a 设置为引脚pin1,输⼊b 设置为引脚pin2,分别对应SW3 的IO1 和IO2;输出sum 设置为引脚pin43,输出c 设置为引脚pin44,分别对应KH-310 主板LED 区D1 和D2 两个LED,如下图:。