FPGA开发入门教程

Altera FPGA开发入门教程

目录

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第一章 Altera FPGA 开发流程概述 (1)

1.1 你需要准备的 (1)

1.2 Altera FPGA 基本开发流程 (1)

第二章 QuartusII 软件安装教程 (4)

第三章 完成第一个FPGA设计 (20)

3.1 启动和建立QuartusII工程 (20)

3.2 编辑我们的设计文件 (27)

3.3 综合、布局布线 (30)

3.4 引脚约束 (34)

3.5 再次综合、布局布线 (37)

第四章 配置FPGA (38)

4.1 JTAG配置 (38)

4.2 JIC烧写 (42)

第一章Altera FPGA 开发流程概述

本章介绍Altera FPGA的最基本最简单的开发流程，目的在于让您更直观了解FPGA开发设计过程，最快上手FPGA开发，最快找到感觉：-）

1.1你需要准备的

●兴趣

无需多言，兴趣是最好的老师！

●基本电路知识

学习FPGA最好能懂一些模拟电路和数字电路的基础知识，比如知道什么是高电平、低电平、逻辑门、触发器、电阻电容、发光二极管等。只需基本概念即可，不要求你是专家。当然，如果你有单片机之类的开发经验，那会更好！

●Verilog语言

是的，我们用Verilog进行FPGA设计。因为近年来，Verilog的使用率已经远远超过VHDL。你不需要太精通Verilog的语法，但是你需要用硬件的思维来学习和使用Verilog。在接下来的FPGA学习中，我们会反复强调这一点，以便带给你更深的体会。

●硬件平台

纸上得来终觉浅。一块优秀而又易用的入门级FPGA开发板，会祝您一臂之力！

1.2A ltera FPGA 基本开发流程

图1- 1展示了Altera FPGA的基本开发流程。

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图1- 1 Altera FPGA 基本开发流程

这个流程可能是你看过类似教程中最简单的流程。是的，为了让学者能直观了解FPGA 设计流程、快速入门，我们简化了一些东西，但它已经基本完整了。图1- 1分为左右两个虚线框，其中左侧虚线框内的步骤是必须步骤，右侧虚线框内的步骤是可选步骤。需要特别说明的是，“可选步骤”并非“不重要步骤”，相反，它很重要，至于为什么重要，你将在以后的章节中逐步了解。通常，我们对任何事物的理解都是从框架开始的，然后再逐步细分、深入。对于FPGA 设计，我们也先从认识它的大概框架（基本设计步骤）开始，然后再详细介绍这些步骤。

下面简要介绍必须步骤的概念。

（1）创建工程

创建工程的目的是告诉工具软件（对于Altera家的工具软件，指QuartusII软件）一些基本的信息，比如你打算使用的FPGA型号等。此外，工程文件将帮你管理一系列与该工程有关的文件和设置（或约束）。

（2）设计输入

这个步骤其实就是“编程序”。当然，用“设计”这个词会更确切——因为完成的程序里包含了个人的设计思维，不是照本宣科，你是在“设计”电路，FPGA里的电路。设计要用到的语言就是Verilog语言了。

（3）综合、布局布线

没错，我把两个步骤合在一起了。因为这两个步骤是QuartusII软件帮我们完成的，一般不需要我们做什么。综合、布局布线后会生成“报告”，里面一般会有Warnings 和Errors。这些报告信息会辅助你修改你设计中的bug。

（4）配置

“配置”这个词也许你听着觉得有点别扭，那就换个说法，叫做“下载”或者“烧程序”吧。可是在FPGA中，“配置”还是一个比较复杂的活。这个会在第四章里做详细介绍。

上面介绍的这些只是最基本的步骤（大概框架），让你对FPGA的设计流程有个基本认识，有了这些概念，就可以开始FPGA设计了。下一章将教你如何安装QuartusII软件。

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第二章 QuartusII 软件安装教程

本章以QuartusII 12.0为例，手把手教你如何安装和激活QuartusII 软件。安装QuartusII 12.0，需要以下三个软件包（如图2- 1所示）：

图2- 1 QuartusII 12.0 必备安装包

三个软件包可以到以下百度网盘下载：

链接:/share/link?shareid=468601&uk=1362133752

密码:h69f

这三个软件包分别为“主程序”、“器件库”和“激活工具”。整个安装步骤也分成三大部分，分别为“主程序安装”、“器件库安装”和“激活”。下面分别介绍这三个部分的具体操作。

2.1 主程序安装

首先双击“主程序”文件，显示如图2- 2。

图2- 2

安装文件需要解包到一个临时文件夹，请选择一个临时文件夹，并且保证有足够的空间（至少5G吧）解包完成后，自动打开正式的安装程序（如图2- 3所示）：

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图2- 3

一路点击“Next ”，直到出现如下界面。此时，要求选择Quartus 的安装路径（图2- 4）：

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图2- 4

这里可以选择安装到d 盘、e 盘等，但是不建议更改默认路径，尤其是要保证路径中没有空格、中文字符，因为QuartusII 不识别这些字符作为路径。指定完路径后，点击Next ，状态如图2- 5。

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图2- 5

选择安装内容。在QuartusII 12.0版本中，简化了安装内容的选项。NiosII 工具和QuartusII 工具捆绑在一起安装。如果不安装64位的版本，则直接点击Next ，安装程序开始解压复制文件。完成后，显示如下对话框（图2- 6）：