FPGA设计流程指南(altera)
fpga开发流程及工具链
fpga开发流程及工具链FPGA（Field-Programmable Gate Array）的开发流程包括设计、仿真、综合、布局布线和配置等几个步骤。
常用的工具链包括Vivado、Quartus Prime等。
开发流程如下：1. 设计：在HDL（硬件描述语言）中使用VHDL或Verilog等语言对FPGA的逻辑电路进行设计。
可以使用设计工具如Vivado或Quartus Prime进行设计，也可以使用其他常用的IDE（集成开发环境）进行开发。
2. 仿真：使用仿真工具对设计进行验证。
通过仿真可以提前检测设计中的错误，以保证FPGA系统的正确性。
常用的仿真工具有ModelSim、VCS等。
3. 综合：将设计转化为可实现的逻辑电路，并生成布局和布线所需的网表。
综合工具会将设计转换为FPGA可以理解和实现的硬件描述，并生成逻辑网表。
常用的综合工具包括Synplify、Xilinx ISE等。
4. 布局布线：将逻辑网表映射到FPGA芯片的具体物理位置，并进行信号线的布线。
布局布线工具会根据设计的物理约束，将逻辑电路映射为FPGA芯片上的实际连线。
常用的布局布线工具有PAR（Place and Route）等。
5. 配置：将生成的bit文件（二进制配置文件）下载到FPGA芯片中，使其按照设计的功能进行配置和工作。
配置工具一般由FPGA厂商提供，如Xilinx的Vivado、Altera的Quartus Prime等工具。
常用的工具链有：1. Xilinx Vivado：Xilinx公司推出的综合工具和开发环境，用于设计、仿真和配置Xilinx FPGA芯片。
2. Altera Quartus Prime：Altera公司（现为Intel）的FPGA开发工具，支持设计、仿真、综合和布局布线等。
3. ModelSim：Mentor Graphics公司的一款通用的数字电路仿真工具，可用于FPGA开发中的设计验证。
FPGA设计流程
FPGA设计流程FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程数字电路的芯片，广泛应用于数字信号处理、通信、图像处理等领域。
FPGA设计流程从需求分析开始，经过设计、验证、综合、布局和布线等多个阶段，最终生成可实现指定功能的FPGA电路。
本篇文章将详细介绍FPGA设计流程。
需求分析是FPGA设计流程的第一步。
在这个阶段，设计团队需要与客户沟通，了解项目的具体要求和目标。
他们会收集需求文档、功能规格和性能要求等信息，并与客户共同确定设计的范围和目标。
这个阶段非常重要，因为它是确保最终设计与客户要求相符的基础。
完成需求分析后，进入FPGA设计的第二个阶段，设计。
在设计阶段，设计团队将根据需求文档和功能规格，使用硬件描述语言（HDL）编写FPGA电路的逻辑设计。
常用的HDL语言包括VHDL和Verilog。
设计团队会根据需求文档和功能规格的描述，将电路分解为模块，然后对每个模块进行详细设计。
设计团队通常使用设计工具（如Xilinx的Vivado或Altera的Quartus II）来辅助设计和验证工作。
设计完成后，设计团队将进入验证阶段。
在验证阶段，设计团队将对设计进行功能验证，以确保其符合预期的行为。
他们会编写各种测试用例，通过仿真工具对设计进行验证。
这样可以在实际生成硬件之前发现并纠正设计中的问题。
验证阶段的目标是发现潜在的设计错误，以确保最终生成的电路的正确性和稳定性。
验证通过后，进入综合阶段。
在综合阶段，设计团队会将HDL代码综合为逻辑门级的表示方式。
综合工具会将HDL代码转换为逻辑电路网表，并优化电路结构，以满足性能和资源限制。
综合结果会生成一个电路的结构表示，其中包含各种逻辑门、寄存器等元素。
综合完成后，设计团队将进入布局和布线阶段。
在这个阶段，综合结果将转换为实际的FPGA电路布局和布线。
布局工具将电路的各个元素放置在FPGA芯片上，并考虑电路布线的物理限制。
altera fpga的设计流程
Technology
PC Board Simulation & Test - Simulate Board Design
- Program & Test Device on Board
- Use SignalTap II for Debugging
第十五页，共113页。
系统(xìtǒng)规划和预算
时序(shíxù)剖析
tclk
- Verify Performance Specifications
Were Met
- Static Timing Analysis
门级仿真(fǎnɡ zhēn) - Timing Simulation - Verify Design Will Work in Target
第二十四页，共113页。
物理(wùlǐ)验证
• 将生成的二进制配置文件下载到FPGA上，中止(zhōngzhǐ) 实际的功用和时序的测试；
• Altera 〔.sof文件〕 Xlinx (.bit 文件)， • 由于FPGA经常是作为整个系统一局部，因此还应该将FPGA放
到整个系统中中止(zhōngzhǐ)验证，整个系统义务正常， 才算完成了开发进程。
逻辑(luójí)综合
• 经过(jīngguò)映射和优化，把逻辑设计描画转换为和物理 完成亲密相关的工艺网表：
FPGA开发设计流程和功能实现
FPGA开发设计流程和功能实现FPGA（现场可编程门阵列）是一种可编程数字电子器件，可以实现各种数字电路的功能。
FPGA的开发设计流程包括五个主要步骤：描述设计需求、设计电路结构、编写硬件描述语言（HDL）、仿真和综合、配置FPGA并验证。
下面将详细介绍每个步骤，并探讨如何通过FPGA开发实现各种功能。
第一步：描述设计需求在FPGA开发过程中，首先需要明确设计的目标和需求，包括设计的功能、输入输出要求、性能指标等。
这些需求可以来自于系统设计的要求、市场需求或者用户需求。
清晰的设计需求有助于指导后续的设计工作。
第二步：设计电路结构在明确了设计需求后，需要进行电路结构的设计。
电路结构包括选择适当的电路模块和连接方式，确定信号的传输路径等。
设计电路结构时需要充分考虑资源利用和性能需求，尽量优化电路结构，减少资源占用和延迟。
第三步：编写硬件描述语言（HDL）HDL是一种用于描述数字电路的编程语言，常用的HDL包括VHDL和Verilog。
使用HDL编写电路描述是FPGA开发的核心步骤。
在编写HDL代码时，需要按照电路结构进行模块化设计，使用适当的语法和语义描述电路的行为和结构。
第四步：仿真和综合在完成HDL代码编写后，需要进行仿真和综合。
仿真是通过对HDL代码进行功能验证，模拟电路的行为和工作过程，以确保设计的正确性。
综合是将HDL代码生成可在FPGA上运行的物理电路，包括实际的门和时序元件。
综合还可以对电路进行优化，如减少延迟、优化资源利用等。
第五步：配置FPGA并验证在综合后，需要将生成的物理电路配置到FPGA芯片中。
配置FPGA可以通过编程工具和JTAG接口实现。
配置完成后，需要进行验证，包括功能验证、性能测试和可靠性测试等。
验证是确保设计符合需求和预期结果的重要步骤。
通过FPGA开发可以实现各种功能。
FPGA的可编程性使得它可以根据设计需求实现不同的功能和应用。
常见的功能包括数字信号处理、通信协议处理、图像处理、计算加速等。
fpga的设计流程
fpga的设计流程
随着技术的发展，fpga设计技术也变得越来越成熟，越来越多的产品使用fpga进行控制，它们可以被用来实现很多种复杂的功能，但是在使用之前，需要进行一个系统的设计流程。
本文将对fpga的设计流程进行详细的介绍，帮助用户更好的实现fpga的功能。
首先，在使用fpga之前，用户需要确定fpga的目标功能，也就是要实现什么样的功能，这一步可以粗略的定义出完成的任务，也就是fpga的功能的架构。
其次，编写fpga的硬件结构，这一步要求用户熟悉fpga的硬件结构，以及fpga可以实现的功能结构，确定硬件结构后，可以使用EDA工具进行搭建。
第三，使用 HDL（硬件描述语言）进行编程，这一步是实现fpga 功能的关键，用户需要使用HDL，也就是Verilog或者VHDL来编写代码，使用这些语言来编写硬件电路及对应的功能，以完成fpga功能的部署和调试。
第四，使用仿真工具仿真和调试，完成了上述步骤后，用户可以使用仿真工具，仿真fpga的硬件结构，以及编写好的代码，以便发现硬件和软件的错误，以及调试软件程序以确保功能正常。
第五，烧录fpga，经过仿真和调试，用户需要将fpga烧录成fpga 芯片，这一步需要使用烧录器，将编写的程序烧录到fpga芯片，以实现fpga的功能。
第六，测试功能，最后，用户需要测试实现的功能是否符合预期。
以上就是fpga的设计流程，从fpga的功能定义到实际实现，需要涉及很多步骤，需要用户对fpga充分的了解，以此来确保设计的正确性和合理性。
FPGA开发入门教程
Altera FPGA开发入门教程目录目录第一章 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。
12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。
fpga 设计步骤
fpga 设计步骤
FPGA（可编程逻辑门阵列）设计步骤包括以下几个主要阶段：
1. 确定需求：明确需要实现的功能和性能要求。
2. 设计规划：选择适合的FPGA平台、开发工具和开发语言。
3. 编写RTL（Register Transfer Level）代码：使用HDL（硬件描述语言）如VHDL或Verilog编写设计代码。
4. 仿真验证：使用仿真工具模拟设计的功能和性能，通过验证测试向设计中添加调整和修正。
5. 进行综合（Synthesis）：将RTL代码转化为门级电路表示。
6. 进行布局布线（Place and Route）：根据FPGA架构的要求
将设计映射到FPGA中。
7. 生成位流文件（Bitstream）：将布局布线后的设计编译为可配置FPGA的位流文件。
8. 下载位流文件：将位流文件下载到目标FPGA设备。
9. 进行时序分析：对设计进行时序分析并验证。
如果不符合时序要求，可能需要进行时序优化。
10. 硬件验证：将设计加载到FPGA并进行功能和性能测试。
11. 调试和优化：在实际测试中发现问题，并对设计进行调试和优化。
12. 文档编写：根据项目要求编写设计文档，包括设计细节、测试方法和结果等。
需要注意的是，以上步骤可以根据具体的项目和需求进行调整和扩展。
此外，熟悉FPGA架构和相关开发工具以及编程语言是进行FPGA设计的基本要求。
第1章 FPGA开发简介-Altera FPGA系统设计实用教程(第2版)-李莉-清华大学出版社
下载电缆
ByteBlaster II
USB-Blaster
Ethernet Blaster
（1）完全符合设计人员的设计思路，从功能描述开 始，到物理实现的完成。
（2）设计更加灵活。 （3）设计易于移植和更改。 （4）易于进行大规模、复杂电路的设计实现。 （5）设计周期缩短。
1.4.2 典型FPGA开发流程
电路功能设计
设计输入
编译 综合
功能仿真
FPGA适配（布局布线）
时序仿真
配置
硬件环境要求高，软件投资大，通用性强，不面向具体 公司的PLD器件。
PLD制造厂商开发的专用软件工具则具有硬件环境要求 低，软件投资小的特点，并且很多PLD厂商的开发工具 是免费提供的，因此其市场占有率非常大；缺点是只针 对本公司的PLD器件，有一定的局限性。
1.4 基于FPGA的开发流程
1.4.1 FPGA设计方法概论 FPGA的设计方法属于自上而下的设计方法
第1章 FPGA开发简介
1.1 可编程逻辑器件概述 1.2 FPGA芯片 1.3 FPGA开发工具 1.4 基于FPGA的开发流程
1.1 可编程逻辑器件概述
可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，简
称PLD）
可编程逻辑器件
PLD
低密度 PLD
高密度 PLD
PROM
PLA
PAL
GAL
EPLD CPLD FPGA
70年代初
70年代末 80年代初
80年代中期
80年代中期 及以后
图1-1 PLD器件的发展流程
低密度PLD的基本结构参考图
输入项 乘积项
或项
输
输
FPGA设计流程与规范
FPGA设计流程与规范FPGA（现场可编程门阵列）设计流程与规范是指在FPGA设计中所需遵循的一系列步骤和规定，以确保设计的正确性、可靠性和高效性。
在进行FPGA设计时，按照一定的流程和规范进行，可以确保设计的正确性，并最大限度地提高设计的效率。
下面将详细介绍FPGA设计流程与规范。
1.设计需求分析：在进行任何FPGA设计工作之前，首先需要明确设计的需求和目标。
包括了解所需实现的功能、性能要求、资源限制等。
这个阶段需要与项目的相关方（如产品经理、硬件工程师等）进行充分的沟通和讨论，以确保设计的准确性和可行性。
在分析需求的过程中，也要考虑到设计的灵活性和扩展性，以便在将来的版本迭代中进行更新和修改。
2.架构设计：在完成需求分析后，需要进行架构设计。
架构设计是将需求细化为硬件实现的关键步骤。
在这个阶段，需要选择适当的FPGA芯片，并确定设计的模块划分和通信接口。
同时，还需要考虑电源管理、时钟分配、数据流控制等方面的设计。
架构设计需要综合考虑性能需求、资源利用和硬件复杂度等因素，以找到最合适的设计方案。
3. 硬件设计：通过使用硬件描述语言（如Verilog或VHDL），根据架构设计进行硬件设计。
这个阶段需要将设计划分为多个模块，并对每个模块进行详细的设计。
每个模块的设计需要考虑数据流和控制流，确定寄存器传输级RTL描述、信号接口等。
在设计过程中，需要根据设计规范和最佳实践进行设计，以确保设计的正确性和可维护性。
4.仿真与验证：在完成硬件设计后，需要进行仿真和验证工作。
通过使用仿真工具，可以对设计进行功能仿真和时序仿真，以验证设计的正确性和性能。
此外，还可以使用专门的验证工具来对设计进行验证。
在这个阶段，需要与设计规范对比，检查设计是否满足要求，并及时修复和改进设计中的错误和缺陷。
5.综合与布局：在完成仿真和验证后，需要对设计进行综合和布局。
综合是将设计转换为门级电路的过程，布局是将综合后的门级电路放置在FPGA芯片上的过程。
FPGA开发设计流程和功能实现
FPGA设计流程与功能实现前言本部门所承担的FPGA设计任务主要是两方面的作用：系统的原型实现和ASIC的原型验证。
编写本流程的目的是：•在于规范整个设计流程，实现开发的合理性、一致性、高效性。
•形成风格良好和完整的文档。
•实现在FPGA不同厂家之间以及从FPGA到ASIC的顺利移植。
•便于新员工快速掌握本部门FPGA的设计流程。
由于目前所用到的FPGA器件以Altera的为主，所以下面的例子也以Altera为例，工具组合为modelsim + LeonardoSpectrum/FPGACompilerll + Quartus,但原则和方法对于其他厂家和工具也是基本适用的。
目录1.基于HDL的FPGA设计流程概述 (1)1.1设计流程图 (1)1.2关键步骤的实现 (2)1.2.1功能仿真 (2)1.2.2逻辑综合 (2)1.2.3前仿真 (3)1.2.4布局布线 (3)1.2.5后仿真(时序仿真) (4)2.Verilog HDL 设计 (4)2.1编程风格(Coding Style )要求 (4)2.1.1文件 (4)2.1.2大小写 (5)2.1.3标识符 (5)2.1.4参数化设计 (5)2.1.5空行和空格 (5)2.1.6对齐和缩进 (5)2.1.7注释 (5)2.1.8参考C语言的资料 (5)2.1.9可视化设计方法 (6)2.2可综合设计 (6)2.3设计目录 (6)3.逻辑仿真 (6)3.1测试程序(test bench) (7)3.2使用预编译库 (7)4.逻辑综合 (8)4.1逻辑综合的一些原则 (8)4.1.1关于LeonardoSpectrum (8)4.1.2大规模设计的综合 (8)4.1.3必须重视工具产生的警告信息 (8)4.2调用模块的黑盒子(Black box)方法 (8)参考 (10)修订纪录 (10)1.基于HDL 的FPGA 设计流程概述1.1 设计流程图逻辑仿真器主要指modelsim ，Verilog-XL 等。
Quartus II 9.1 使用教程 ALTERA FPGA 入门教程
添加脚本文件到工程
查看管脚是否指定成功（此过程可以忽略） 路径：Assignments->Pins
重新编译
用JTAG模式，直接下载程序到FPGA运行 掉电后程序不保存
掉电存储方式 将程序下载到EPCS存储芯片
见 “使用JTAG下载EPCS器件的方法.pdf”
tcl脚本文件tcl脚本文件?指定系统时钟输入管脚从l1输入?setlocationassignmentpinl1tosysclk?指定复位信号输入管脚从u12输入?setlocationassignmentpinu12torstn??指定led灯闪动信号从d15e14c14d14输出?setlocationassignmentpind15toled0?setlocationassignmentpine14toled1?setlocationassignmentpinc14toled2?setlocationassignmentpind14toled3?点亮led灯设计流程点亮led灯设计流程?打开quartusii软件?新建工程文件?编辑led灯hdl文件?添加tcl脚本文件?编译程序?用jtag直接下载到fpga运行?用jtag下载到epcs运行新建工程文件新建工程文件输入工程名输入工程名选择目标板fpga型号选择目标板fpga型号选择filenewvhdlfile新建hdl文件选择filenewvhdlfile新建hdl文件编辑文本并作必要注释跟工程文件保存同一文件夹编辑文本并作必要注释跟工程文件保存同一文件夹编译工程编译工程代码有错编译器提示错误代码有错编译器提示错误修改错误图示
广州邦讯信息系统有限公司 FPGA培训教程
liuts 2011-8
Quartus II 9.1 使用教程
FPGA入门教程_ALTERA_Quartus_II__和_XILINX___ISE_CPLD入门教程_教案_VHDL_Verilog_例程讲解
2011-8
FPGA介绍
何为FPGA?
FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现 场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编 程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用 集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现 的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编 程器件门电路数有限的缺点
Verilog HDL 的抽象级别
语言本身提供了各种层次抽象的表述，可以用详细 程度有很大差别的的多层次模块组合来描述一个 电路系统。 行为级：技术指标和算法的Verilog描述 RTL关级：具体的晶体管物理器件的描述
Verilog HDL 的抽象级别
设计复杂数字系统的工具 和手段
两种硬件描述语言 ： Verilog VHDL
有哪几种硬件描述语言？ 各有什么特点？
Verilog HDL - 较多的第三方工具的支持 - 语法结构比VHDL简单 - 学习起来比VHDL容易 - 仿真工具比较好使 - 测试激励模块容易编写
Verilog HDL 的发展历史
两者建模能力的比较
行为级 的抽象
系统级
SystemVerilo g
算法级
VHDL Verilog
寄存器传输级
逻辑门级 VITAL
开关电路级
VerilogHDL 与 VHDL 建 模 能 力 的 比 较
Verilog HDL有什么用处？
在各种抽象层次上描述数字电路
测试各种层次数字电路的行为 设计出正确有效的复杂电路结构
数字信号处理系统的实现
非实时系统： 通用的计算机和利用通用计算机改装的设备，主要 工作量是编写 “C” 程序。输入/输出数据大多为文 本 。 实时系统： 信号处理专用的微处理器为核心的设备，主要工作 量是编写汇编程序。输入/输出数据大多为数据流， 直接用于控制 。
怎样用Altium设计FPGA
STEP2: 用VHDL程序实现特殊模块： 程序实现特殊模块： 程序实现特殊模块
1. 创建 创建VHDL空白文件 空白文件: 空白文件
2. 为新的文件命名 为新的文件命名:
3.写入 写入VHDL程序： 程序： 写入 程序
STEP3: 生成原理图元件符号和元件库
1. 创建项目的 创建项目的VHDL元件库 元件库
2. 为新的元件库文件命名 为新的元件库文件命名:
3. 添加 添加VHDL文件到元件库 文件到元件库
添加的顺序即为编译的顺序,可 添加的顺序即为编译的顺序 可 在编辑区用鼠标左键更改
4. 编译元件库中 编译元件库中VHDL文件 文件 在编辑区右键点击
选择编译标准
查看编译信息
5. 创建项目元件库
地和电源
导线
总线
节点
总线分支
放置元件
放置端口
根据VHDL创建图纸符号 ５. 根据 创建图纸符号
选择要生成的VHDL文件 文件 选择要生成的
点击
图纸符号属性对话框
STEP5: 创建 创建VHDL测试平台 测试平台
1. 从原理图创建 从原理图创建VHDL程序 程序: 程序
2. 从产生的 从产生的VHDL程序创建测试平台 程序创建测试平台: 程序创建测试平台
在端口处于放置状态时，按Tab键修改端口属性： 在端口处于放置状态时， 键修改端口属性： 键修改端口属性
文字对齐方式 端口方向 端口属性 端口名称
注意：修改端口风格需要先取消端口方向选项 注意：修改端口风格需要先取消端口方向选项 端口风格需要先取消端口方向 在编辑区右键点击并选择
取消勾选
５. 为已放置好的元件连线 网络标号
查看编译信息
编译项目
FPGA设计流程
FPGA设计流程FPGA设计人体分为设计输入、综合、功能仿真（前仿真）、实现、时序仿真（后仿真）、配置下载等六个步骤，设计流程如图2所示。
下面分别介绍各个设计步骤。
1 设计输入设计输入包括使用硬件描述语言HDL、状态图与原理图输入三种方式。
HDL设计方式是现今设计大规模数字集成电路的良好形式，除IEEE标准中VHDL与Verilog HDL两种形式外，尚有各自FPGA厂家推出的专用语言，如Quartus下的AHDL。
HDL语言描述在状态机、控制逻辑、总线功能方面较强，使其描述的电路能特定综合器（如Synopsys公司的FPGA Compiler II或FPGA Express）作用下以具体硬件单元较好地实现；而原理图输入在顶层设计、数据通路逻辑、手工最优化电路等方面具有图形化强、单元节俭、功能明确等特点，另外，在Altera公司Quartus软件环境下，可以使用Momory Editor对内部memory进行直接编辑置入数据。
常用方式是以HDL语言为主，原理图为辅，进行混合设计以发挥二者各自特色。
通常，FPGA厂商软件与第三方软件设有接口，可以把第三方设计文件导入进行处理。
如Quartus与Foundation都可以把EDIF网表作为输入网表而直接进行布局布线，布局布线后，可再将生成的相应文件交给第三方进行后续处理。
2 设计综合综合，就是针对给定的电路实现功能和实现此电路的约束条件，如速度、功耗、成本及电路类型等，通过计算机进行优化处理，获得一个能满足上述要求的电路设计方案。
也就是是说，被综合的文件是HDL文件（或相应文件等），综合的依据是逻辑设计的描述和各种约束条件，综合的结果则是一个硬件电路的实现方案，该方案必须同时满足预期的功能和约束条件。
对于综合来说，满足要求的方案可能有多个，综合器将产生一个最优的或接近最优的结果。
因此，综合的过程也就是设计目标的优化过程，最后获得的结构与综合器的工作性能有关。
fpga的硬件设计流程
fpga的硬件设计流程FPGA是Field Programmable Gate Array的缩写，指的是由可编程逻辑门实现的可编程逻辑设备。
FPGA在嵌入式领域拥有广泛的应用，如高速通信、数据处理、图像处理等。
在FPGA应用中，硬件设计流程是至关重要的一步。
第一步：确定应用需求与设计规格在开始FPGA硬件设计之前，我们需要确定FPGA的应用需求以及设计规格。
例如，我们需要确定FPGA板卡的尺寸、工作频率、IO口数量、运行环境等因素。
第二步：选择FPGA芯片选择FPGA芯片涉及到多个因素，例如芯片容量、工作频率、功耗、成本等。
我们需要对比不同品牌及型号的FPGA芯片，选择最符合设计规格要求的FPGA芯片。
第三步：设计硬件框图在确定了FPG芯片和设计规格之后，我们需要根据应用需求和设计规格绘制硬件框图。
硬件框图是设计过程中最重要的一步，它反映了系统的模块、信号流和功能等。
第四步：编写HDL代码FPGA的开发使用一种叫做硬件描述语言（HDL）的语言。
HDL就是一种用于描述硬件电路行为的语言。
设计人员可以使用HDL描述电路结构和逻辑功能。
编写HDL代码时需要按照硬件框图绘制逻辑原理图，然后将逻辑原理图转化为HDL代码。
常用的HDL语言有VHDL和Verilog。
第五步：进行仿真测试在编写好HDL代码后，设计人员可以使用仿真工具对代码进行测试，以确保代码的正确性和功能的实现。
仿真测试可以帮助设计人员发现和纠正代码中存在的问题。
第六步：实现芯片布局和布线在完成HDL代码的测试后，我们需要将代码编译生成二进制文件并读取到FPGA芯片中。
芯片布局和布线是指把HDL代码翻译成可以烧录到FPGA上的物理电路图。
布局将逻辑元件映射到芯片上的位置，布线将逻辑元件之间的连接线映射到FPGA芯片中实际连接线的位置。
第七步：进行仿真测试在实现芯片布局和布线之后，我们需要再次进行仿真测试，以确保FPGA电路图的物理正确性和电气特性。
altera fpga开发流程
altera fpga开发流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!1. 设计规划确定设计目标和功能需求。
选择合适的 Altera FPGA 器件。
典型的FPGA设计开发流程
典型的FPGA设计开发流程(2019-10-02 16:08:17)分类：专业总结标签：杂谈FPGA的设计流程就是利用EDA开发软件和编程工具对FPGA芯片进行开发的过程。
FPGA的开发流程一般如图1所示，包括电路设计、设计输入、功能仿真、综合优化、综合后仿真、实现、布线后仿真、板级仿真以和芯片编程与调试等主要步骤。
图1 FPGA开发的一般流程1．电路功能设计在系统设计之前，首先要进行的是方案论证、系统设计和FPGA芯片选择等准备工作。
系统工程师根据任务要求，如系统的指标和复杂度，对工作速度和芯片本身的各种资源、成本等方面进行权衡，选择合理的设计方案和合适的器件类型。
一般都采用自顶向下的设计方法，把系统分成若干个基本单元，然后再把每个基本单元划分为下一层次的基本单元，一直这样做下去，直到可以直接使用EDA元件库为止。
2．设计输入设计输入是将所设计的系统或电路以开发软件要求的某种形式表示出来，并输入给EDA工具的过程。
常用的方法有硬件描述语言（HDL）和原理图输入方法等。
原理图输入方式是一种最直接的描述方式，在可编程芯片发展的早期应用比较广泛，它将所需的器件从元件库中调出来，画出原理图。
这种方法虽然直观并易于仿真，但效率很低，且不易维护，不利于模块构造和重用。
更主要的缺点是可移植性差，当芯片升级后，所有的原理图都需要作一定的改动。
目前，在实际开发中应用最广的就是HDL语言输入法，利用文本描述设计，可以分为普通HDL和行为HDL。
普通HDL有ABEL、CUR等，支持逻辑方程、真值表和状态机等表达方式，主要用于简单的小型设计。
而在中大型工程中，主要使用行为HDL，其主流语言是Verilog HDL和VHDL。
这两种语言都是美国电气与电子工程师协会（IEEE）的标准，其共同的突出特点有：语言与芯片工艺无关，利于自顶向下设计，便于模块的划分与移植，可移植性好，具有很强的逻辑描述和仿真功能，而且输入效率很高。
FPGA原理图方式设计流程图
2 Quartus II软件的使用、开发板的使用本章将通过3个完整的例子，一步一步的手把手的方式完成设计。
完成这3个设计，并得到正确的结果，将会快速、有效的掌握在Altera QuartusII软件环境下进行FPGA设计与开发的方法、流程，并熟悉开发板的使用。
2.1 原理图方式设计3-8译码器一、设计目的1、通过设计一个3-8译码器，掌握祝组合逻辑电路设计的方法。
2、初步了解QuartusII采用原理图方式进行设计的流程。
3、初步掌握FPGA开发的流程以及基本的设计方法、基本的仿真分析方法。
二、设计原理三、设计容四、设计步骤1、建立工程文件1）双击桌面上的Quartus II的图标运行此软件。
开始界面2）选择File下拉菜单中的New Project Wizard，新建一个工程。
如图所示。
新建工程向导3）点击图中的next进入工作目录。
新建工程对话框4）第一个输入框为工程目录输入框，用来指定工程存放路径，建议可根据自己需要更改路径，若直接使用默认路径，可能造成默认目录下存放多个工程文件影响自己的设计，本步骤结束后系统会有提示（当然你可不必理会，不会出现错误的）。
第二个输入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，一般情况下保证工程名称与顶层实体名称相同。
设定完成后点击next。
指定工程路径、名称5）设计中需要包含的其它设计文件，在此对话框中不做任何修改，直接点击next。
工程所需其它文件对话框6）在弹出的对话框中进行器件的选择。
在Device Family框中选用Cyclone II，然后在Available device框中选择EP2C35F484C8,点击next进入下一步。
器件选择界面7）下面的对话框提示可以勾选其它的第三方EDA设计、仿真的工具，暂时不作任何选择，在对话框中按默认选项，点击next。
第三方EDA工具选择8）出现新建工程以前所有的设定信息后，点击finish完成新建工程的建立。
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FPGA设计流程指南前言本部门所承担的FPGA设计任务主要是两方面的作用：系统的原型实现和ASIC的原型验证。
编写本流程的目的是：z在于规范整个设计流程，实现开发的合理性、一致性、高效性。
z形成风格良好和完整的文档。
z实现在FPGA不同厂家之间以及从FPGA到ASIC的顺利移植。
z便于新员工快速掌握本部门FPGA的设计流程。
由于目前所用到的FPGA器件以Altera的为主，所以下面的例子也以Altera为例，工具组合为modelsim + LeonardoSpectrum/FPGACompilerII + Quartus，但原则和方法对于其他厂家和工具也是基本适用的。
目录1. 基于HDL的FPGA设计流程概述 (1)1.1 设计流程图 (1)1.2 关键步骤的实现 (2)1.2.1 功能仿真 (2)1.2.2 逻辑综合 (2)1.2.3 前仿真 (3)1.2.4 布局布线 (3)1.2.5 后仿真（时序仿真） (4)2. Verilog HDL设计 (4)2.1 编程风格（Coding Style）要求 (4)2.1.1 文件 (4)2.1.2 大小写 (5)2.1.3 标识符 (5)2.1.4 参数化设计 (5)2.1.5 空行和空格 (5)2.1.6 对齐和缩进 (5)2.1.7 注释 (5)2.1.8 参考C语言的资料 (5)2.1.9 可视化设计方法 (6)2.2 可综合设计 (6)2.3 设计目录 (6)3. 逻辑仿真 (6)3.1 测试程序（test bench） (7)3.2 使用预编译库 (7)4. 逻辑综合 (8)4.1 逻辑综合的一些原则 (8)4.1.1 关于LeonardoSpectrum (8)4.1.1 大规模设计的综合 (8)4.1.3 必须重视工具产生的警告信息 (8)4.2 调用模块的黑盒子（Black box）方法 (8)参考 (10)修订纪录 (10)1. 基于HDL的FPGA设计流程概述1.1 设计流程图说明：z逻辑仿真器主要指modelsim，Verilog-XL等。
z逻辑综合器主要指LeonardoSpectrum、Synplify、FPGA Express/FPGA Compiler等。
z FPGA厂家工具指的是如Altera的Max+PlusII、QuartusII，Xilinx的Foundation、Alliance、ISE4.1等。
1.2 关键步骤的实现1.2.1 功能仿真说明：“调用模块的行为仿真模型”指的是RTL代码中引用的由厂家提供的宏模块/IP，如Altera 提供的LPM库中的乘法器、存储器等部件的行为模型。
1.2.2 逻辑综合说明：“调用模块的黑盒子接口”的导入，是由于RTL代码调用了一些外部模块，而这些外部模块不能被综合或无需综合，但逻辑综合器需要其接口的定义来检查逻辑并保留这些模块的接口。
1.2.3 前仿真说明：一般来说，对FPGA设计这一步可以跳过不做，但可用于debug综合有无问题。
1.2.4 布局布线1.2.5 后仿真（时序仿真）2. Verilog HDL设计基于将来设计转向ASIC的方便，本部门的设计统一采用Verilog HDL，但针对混合设计和混合仿真的趋势，所有开发人员也应能读懂VHDL。
Verilog HDL的学习可参考[1][2]。
2.1 编程风格（Coding Style）要求2.1.1 文件（1） 每个模块（module）一般应存在于单独的源文件中，通常源文件名与所包含模块名相同。
（2） 每个设计文件开头应包含如下注释内容：z年份及公司名称。
z作者。
z文件名。
z所属项目。
z顶层模块。
z模块名称及其描述。
z修改纪录。
请参考标准示例程序[3]。
2.1.2 大小写（1） 如无特别需要，模块名和信号名一律采用小写字母。
（2） 为醒目起见，常数（`define定义）/参数（parameter定义）采用大写字母。
2.1.3 标识符（1） 标识符采用传统C语言的命名方法，即在单词之间以“_”分开，如：max_delay、data_size等等。
（2） 采用有意义的、能反映对象特征、作用和性质的单词命名标识符，以增强程序的可读性。
（3） 为避免标识符过于冗长，对较长单词的应当采用适当的缩写形式，如用‘buff’代替‘buffer’，‘ena’代替‘enable’，‘addr’代替‘address’等。
2.1.4 参数化设计为了源代码的可读性和可移植性起见，不要在程序中直接写特定数值，尽可能采用`define语句或paramater语句定义常数或参数。
2.1.5 空行和空格（1） 适当地在代码的不同部分中插入空行，避免因程序拥挤不利阅读。
（2） 在表达式中插入空格，避免代码拥挤，包括：赋值符号两边要有空格；双目运算符两边要有空格；单目运算符和操作数之间可没有空格，示例如下：a <= b;c <= a + b;if (a == b) then ...a <= ~a & c;2.1.6 对齐和缩进（1） 不要使用连续的空格来进行语句的对齐。
（2） 采用制表符Tab对语句对齐和缩进，Tab键采用4个字符宽度，可在编辑器中设置。
（3） 各种嵌套语句尤其是if...else语句，必须严格的逐层缩进对齐。
2.1.7 注释必须加入详细、清晰的注释行以增强代码的可读性和可移植性，注释内容占代码篇幅不应少于30%。
2.1.8 参考C语言的资料要形成良好的编程风格，有许多细节需要注意，可以参考资料[4]，虽然它是针对C语言的讨论，但由于Verilog HDL和C语言的形式非常近似，所以里面提到的很多原则都是可以借鉴的。
2.1.9 可视化设计方法为提高设计效率和适应协同设计的方式，可采用可视化的设计方法，Mentor Grahpics 的Renoir 软件提供了非常好的设计模式。
2.2 可综合设计用HDL 实现电路，设计人员对可综合风格的RTL 描述的掌握不仅会影响到仿真和综合的一致性，也是逻辑综合后电路可靠性和质量好坏最主要的因素，对此应当予以充分的重视。
学习可综合的HDL 请参考 [5][6] [7]。
学习设计的模块划分请参考[8]。
2.3 设计目录采用合理、条理清晰的设计目录结构有助于提高设计的效率、可维护性。
建议采用类似下面的目录结构： （1）（2）3. 逻辑仿真考虑到性能和易用性，首选的逻辑仿真器是Mentor Graphics 的modelsim 。
designsrc （源代码） syn （综合）sim （仿真）par (布局布线) design ver1 ver2 （源代码） syn （综合） （仿真）(布局布线)src （源代码）syn （综合） sim （仿真） par (布局布线)3.1 测试程序（test bench）测试程序对于设计功能和时序的验证有着举足轻重的影响，测试激励的完备性和真实性是关键所在，有以下原则须遵循：（1） 测试激励输入和响应输出采集的时序应当兼顾功能仿真（无延时）和时序仿真（有延时）的情况。
（2） 对于周期较多的测试，为提高效率，尽可能采用程序语句来判断响应与标准结果是否一致，给出成功或出错标志，而不是通过观察波形来判断。
（3） 采用基于文件的测试是很好的办法，即由matlab或spw等系统工具产生测试数据，测试程序将其读入产生激励，再把响应结果写入到文件，再交给上述工具进行处理或分析。
（4） 仿真器支持几乎所有的Verilog HDL语法，而不仅仅是常用的RTL的描述，应当利用这一点使测试程序尽可能简洁、清楚，篇幅长的要尽量采用task来描述。
3.2 使用预编译库在进行功能仿真和后仿真时都需要某些模块的行为仿真模型和门级仿真模型，如Altera Quartus里的220model.v（LPM模块行为仿真模型）和apex20ke_atoms.v（20KE系列门级仿真模型），为避免在不同的设计目录中多次编译这些模型，应当采用一次编译，多次使用的方法。
具体做法如下（以20KE门级库为例）：1：在某个工作目录下新建一库名 apex20ke，将apex20ke_atoms.v编译到其中。
2：在图形界面中的Load Design对话框中装入仿真设计时，在Verilog 标签下指定预编译库的完整路径。
（见下图）4. 逻辑综合目前可用的FPGA综合工具有Mentor Graphics 的 LeonardoSpectrum，Synplicity的Synplify和Synopsys 的FPGA CompilerII/FPGA Express，LeonardoSpectrum由于性能和速度最好，成为我们首选的综合器，FPGA CompilerII/FPGA Express由于可以和Design Compiler 代码兼容也可用。
见参考[9]4.1 逻辑综合的一些原则HDL代码综合后电路质量的好坏主要取决于三个方面：RTL实现是否合理、对厂家器件特点的理解和对综合器掌握的程度。
参考[10]中有比较全面的讨论。
4.1.1 关于LeonardoSpectrumLeonardoSpectrum对综合的控制能力比较强，但使用也略为复杂，故需要在使用前尽量熟悉其功能，才能取得较好的综合结果。
当出现综合结果不能满足约束条件时，不要急于修改设计源文件，应当通过综合器提供的时序和面积分析命令找出关键所在，然后更改综合控制或修改代码。
在LeonardoSpectrum 2000.1b以前的版本输出的 .v 网表都不能用于仿真。
4.1.1 大规模设计的综合z分块综合当设计规模很大时，综合也会耗费很多时间。
如果设计只更改某个模块时，可以分块综合。
如有设计 top.v 包含 a.v和b.v两个模块，当只修改a.v的话，可以先单独综合b.v，输出其网表b.edf，编写一个b模块的黑盒子接口b_syn.v，每次修改a.v后只综合top.v、a.v、b_syn.v，将综合后的网表和b.edf送去布线，可以节约综合b模块的时间。
z采用脚本命令当设计规模比较大时，综合控制也许会比较复杂，可以考虑采用脚本控制文件的方式进行综合控制，modelsim、LeonardoSpectrum和Quartus都支持TCL（Tool Command Language）语言，采用脚本控制可以提供比图形界面更灵活和更方便的控制手段。
4.1.3 必须重视工具产生的警告信息综合工具对设计进行处理可能会产生各种警告信息，有些是可以忽略的，但设计者应该尽量去除，不去除必须确认每条警告的含义，避免因此使设计的实现产生隐患。
这个原则对仿真和布局布线同样适用。
4.2 调用模块的黑盒子（Black box）方法使用黑盒子方法的原因主要有两点：一是HDL代码中调用了一些FPGA厂家提供的模块（如Altera的LPM模块）或第三方提供的IP，这些模块不需要综合，而且有些综合器也不能综合（如FPGA CompilerII/FPGA Express可以综合包含LPM的代码而LeonardoSpectrum不能）。