QuartusⅡ中宏功能模块的使用
FPGA_Quartus_2宏功能模块应用
4.3 在系统存储器数据读写编辑器应用
3. 读取RAM中的数据
图3-32 In-System Memory Content Editor上载FPGA中RAM数据
4.3 在系统存储器数据读写编辑器应用
3. 读取RAM中的数据
图3-33 利用In-System Memory Content Editor读取LPM_RAM中数据
4.4.2 定制初始化数据文件
1．建立.mif格式文件
【例3-1】 WIDTH = 8; DEPTH = 64; ADDRESS_RADIX = HEX; DATA_RADIX = HEX; CONTENT BEGIN 0 : FF; 1 : FE; 2 : FC; 3 : F9; 4 : F5; …（数据略去） 3D : FC; 3E : FE; 3F : FF; END;
4.1.3 电路时序仿真与测试
图3-12 基于逻辑宏单元的设计报告
4.1流水线乘法累加器设计
4.1.3 电路时序仿真与测试
图3-13 基于专用嵌入式乘法器模块的设计报告
4.1流水线乘法累加器设计
4.1.3 电路时序仿真与测试
图3-14 基于逻辑宏单元的流水线乘法累加器时序分析报告
4.1流水线乘法累加器设计
4.5 嵌入式逻辑分析仪使用方法
4.5.2 编辑SignalTapII的触发信号
图3-56 选择高级触发条件
4.5 嵌入式逻辑分析仪使用方法
4.5.2 编辑SignalTapII的触发信号
图3-57 进入“触发条件函数编辑”窗口
4.5 嵌入式逻辑分析仪使用方法
4.5.2 编辑SignalTapII的触发信号
2．建立.hex格式文件
图3-38 sdata.hex文件的放置路径
第二章 QuartusII基本使用方法
为了便于迅速了解SignalTapⅡ的使用方法，本节 以上面设计的信号发生器为例介绍SignalTapⅡ的使 用方法，而后进一步叙述SignalTapⅡ的其他使用方 法。
2.4.1
应用SignalTapII测试singt
2.5
嵌入式锁相环a1tPLL宏功能模块调用
PPCA片内嵌入式锁相环PLL可以与一输入的时钟信号 同步，并以其作为参考信号实现锁相，从而输出一至 多个同步倍频或分频的片内时钟，以供逻辑系统应用。 与直接来自外部的时钟相比，这种片内时钟可以减少 时钟延时和时钟变形，减少片外干扰；还可以改善时 钟的建立时间和保持时间。cyclone系列和Stratix系 列器件中的锁相环能对输入的参考时钟相对于某一输 出时钟同步独立乘以或除以一个因子，并提供任意相 移和输出信号占空比。 2.5.1 2.5.2 建立嵌入式锁相环PLL元件 测试锁相环PLL
2.4
使用嵌入式逻辑分析仪进行实时测试
随着逻辑设计复杂性的不断增加，在计算机上以 软件方式的仿真测试变得更加耗费时间，而不断需 要重复进行的硬件系统的测试同样变得更为困难。 为了解决这些问题，设计者可以将一种高效的硬件 测试手段和传统的系统测试方法相结合来完成。这 就是嵌入式逻辑分析仪的使用。它可以随设计文件 一并下载于目标芯片中，用以捕捉目标芯片内部， 设计者感兴趣的信号节点处的信息，而又不影响原 硬 件 系 统 的 正 常 工 作 。 这 就 是 QuartusⅡ 中 SignalTapⅡ的使用目的。
QuartusⅡ包括模块化的编译器。编译器包括的功 能模块有分析／综合器(Analysis&Synthesis)、适配 器(Fitter)、装配器(Assembler)、时序分析器 (Timing Analyzer)、设计辅助模块(Design Assistant)、EDA网表文件生成器(EDA Netlist Writer)、编辑数据接口(Compiler Database Interface)等。可以通过选择Start Compilation来 运行所有的编译器模块，也可以通过选择Start单独 运行各个模块。还可以通过选择Compiler Tool(Tools菜单)，在Compiler Tool窗口中运行该模 块来启动编译器模块。在Compiler Tool窗口中，可 以打开该模块的设置文件或报告文件，或打开其他相 关窗口。
EDA技术3-QUARTUS使用方法
厦门理工学院通信系 刘虹
26
3.4 LPM_ROM宏模块应用
使用Quartus II 的MegeWizard Plug-In Manager中的宏功能模块可以帮助用户完成一些复 杂系统的设计，并可以方便地对现有的设计文件 进行修改。这些宏功能模块包括LPM（Library Parameterized Megafunction）、MegaCore（例 如FFT、FIR等）和AMMP（Altera Megafunction Partners Program，例如PCI、DDS等）。下面以 波形发生器的设计为例，介绍Quartus II宏功能 模块的使用方法。
厦门理工学院通信系 刘虹 2
为了方便电路设计，设计者首先应当在计 算机中建立自己的工程目录（如d:\myeda）。 将自己的全部EDA设计文件放在文件夹中。
注意：工程文件夹的名称不要使用汉字，最好 也不要使用数字。
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3
Quartus II原理图输入的基本操作
编辑原理图
引脚锁定
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24
在设计中嵌入SignalTap Ⅱ逻辑分析
仪有两种方法：第一种方法是建立一个
SignalTap Ⅱ文件(.stp)，然后定义STP文
件的详细内容；第二种方法是用
MegaWizard Plug-InManager建立并配臵
STP文件，然后用MegaWizard实例化一个
HDL输出模块。
厦门理工学院通信系 刘虹
29
1. 加入计数器元件 用鼠标双击原理图编辑窗， 在弹出的元件选择窗的 “Libraries”栏目中选择 “arithmetic”的 “lpm_counter”（计数器） LPM元件。LPM是参数化的多功 能库元件，每一种LPM元件都 具有许多端口和参数，通过对 端口的选择与参数的设臵得到 设计需要的元件。
第4章 Quartus II 使用方法
KX
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QuartusII设计流程 4.1 QuartusII设计流程
5．时序仿真
图4-9 选择编辑矢量波形文件
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QuartusII设计流程 4.1 QuartusII设计流程
5．时序仿真
图4-10 波形编辑器
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QuartusII设计流程 4.1 QuartusII设计流程
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EDA技术与 EDA技术与VHDL 技术与VHDL
第4章 Quartus II 使用方法
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Quartus II 安装和授权
安装影响及注意事项
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QuartusII设计流程 4.1 QuartusII设计流程
1．创建工程准备工作
KONXIN
图4-1 选择编辑文件
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QuartusII设计流程 4.1 QuartusII设计流程
8．编程下载
图4-24加入编程下载方式 加入编程下载方式
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QuartusII设计流程 4.1 QuartusII设计流程
8．编程下载
图4-25 双击选中的编程方式名
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QuartusII设计流程 4.1 QuartusII设计流程
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4.2 嵌入式逻辑分析仪
6．启动SignalTap II进行采样与分析 启动SignalTap II进行采样与分析
图4-33 SignalTap II数据窗设置后的信号波形 数据窗设置后的信号波形
KX
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编辑SignalTapII SignalTapII的触发信号 4.3 编辑SignalTapII的触发信号
QuartusII软件使用
3.3.2 编译设计文件
• QuartusⅡ编译器旳主要任务是对设计项目进行检验并完毕逻辑综合，
同步将项目最终设计成果生成器件旳下载文件。编译开始前，能够先 对工程旳参数进行设置。
• QuartusⅡ软件中旳编译类型有全编译和分步编译两种。 • 选择QuartusⅡ主窗口Process菜单下Start Compilation命令，或者在
• 安装Altera旳硬件驱动程序。驱动程序存储在QuartusⅡ安
装目录下旳…quartus\drivers文件夹中。驱动安装后才干 将设计成果经过计算机旳通信接口编程下载到目旳芯片中。
3.2 QuartusⅡ软件旳顾客界面
开启QuartusⅡ软件后默认旳界面主要由标题栏、菜单栏、 工具栏、资源管理窗口、编译状态显示窗口、信息显示窗口和 工程工作区等部分构成。
2、适配（Fitter） ：在适配过程中，完毕设计逻辑器件中 旳布局布线、选择合适旳内部互连途径、引脚分配、逻辑元件 分配等，相应旳菜单命令是QuartusⅡ主窗口Process菜单下 Start\Start Fitter ；（注：两种编译方式引脚分配有所区别 ）
编译设计文件（续2）
3、编程（Assembler） ：产生多种形式旳器件编程映像文件 ， 经过软件下载到目旳器件当中去，应旳菜单命令是QuartusⅡ主窗口 Process菜单下Start\Start Assembler ；
仿真设计文件（续5）
3、编辑输入信号
编辑输入信号是指在波形编辑器中指定输入节点旳逻辑电平变化， 编辑输入节点旳波形。
在仿真编辑窗口旳工具栏中列出了多种功能选择按钮，主要用于绘 制、编辑波形，给输入信号赋值。 详细功能如下：
：在波形文件中添加注释； ：修改信号旳波形值，把选定区域旳波形更改成原值旳相反值； ：全屏显示波形文件； ：放大、缩小波形； ：在波形文件信号栏中查找信号名，能够快捷找到待观察信号； ：将某个波形替代为另一种波形； ：给选定信号赋原值旳反值； ：输入任意固定旳值； ：输入随机值
QUARTUSⅡ10.0使用入门
QUARTUSⅡ10.0使用入门1．建立工程运行QuatrusII软件（以下简称Q2），建立工程，File->New Project Wizad如下图点击New Project Wizard 后弹出指定工程名的对话框，在Diectory, Name, Top-Level Entity中如下图填写：按Next按钮，出现添加工程文件的对话框：在这里我们先不用管它，直接按Next进行下一步，选择FPGA器件的型号：栏选上“Show Advanced Devices”以显示所有的器件型号。
点击Next出现对话框：这里是选择其它EDA工具的对话框，我们用Q2的集成环境进行开发，因此这里不作任何改动。
按Next进入工程的信息总概对话框：按Finish按钮即建立一个空项目。
2．建立顶层图执行File->New，弹出新建文件对话框：选择“Block Diagram Schematic File”按OK即建立一个空的顶层图，缺省名为“Block1.bdf”，我们把它另存为（File->Save as），接受默认的文件名，并将“Add file to current project”选项选上，以使该文件添加到工程中去。
如图所示：3．添加逻辑元件（Symbol）双击顶层图图纸的空白处，弹出添加元件的对话筐：在Libraries里寻找所需要的逻辑元件，如果知道逻辑元件的名称的话，也可以直接在Name一栏敲入名字，右边的预览图即可显示元件的外观，按OK后鼠标旁边即拖着一个元件符号，在图纸上点击左键，元件即安放在图纸上。
在图纸上分别添加非门（not）、输入（input）、输出（output）三个symbol，如图所示：连线，将鼠标移到symbol连线端口的那里，鼠标变成图示模样：，按下左键拖动鼠标到另一个symbol的连线端。
本例中，这三个symbol的连线如下图所示：分别双击input和output symbol的名字“pin_name”、“pin_name1”，将它们的名字改为Key1，LED1：4．分配管脚为芯片分配管脚可以用QuartusII软件里的“Assignments->Pins”菜单，也可以用tcl脚本文件。
EDA技术与应用第6章 宏功能模块设计
• （1）输入lpm_counter宏模块及端口、参数设置。
• 新建一个图形输入文件，双击空白处，在 Megafunctions目录下找到lpm_counter宏功 能模块，进入参数设置界面后，首先对输
出数据总线宽度和计数的方向进行设置， 如图6.1.8所示。
• 计数器可以设为加法或者减法计数，还可以通过增加一个 “updown”信号来控制计数的方向，为“1”时加法计数；为 “0”时减法计数。单击“Next”按钮，进入如图6.1.9所示的对
单击图6.1.3中的“Next”按钮，出现如图6.1.4所示的页面。
• 在“Does the ‘datab’input bus have a constant value?”框中选 择“datab”是否为常量，在这里选择“No”单选按钮，即 “datab”的输入值可变。在第二框“What type of multiplication do you want ?”中选择“Signed”，即有符号数 乘法。最下面一栏选择乘法器的实现方式，可以用FPGA中 专门的嵌入式乘法器（需注意的是并不是所有的FPGA器件 都包含嵌入式乘法器），也可用逻辑单元（LE）来实现乘 法器。在这里选择默认的方式实现（即“use the default implementation”）。
• 然后选择LPM宏模块库所在目录 \altera\quartus60\libraries\megafunctions，所有的库函数 就会出现在窗口中，设计者可以从中选择所需要的函数， 这里选择lpm_mult。
单击图6.1.1中的“OK”按钮，进入乘法器模块参数设置页面。 类型设为Verilog HDL，文件名按照默认设为“lpm_mult0”。
第6章 宏功能模块设计
•
QuartusⅡ中宏功能模块的使用
1/23/2020
西安邮电学院计算机系
16
完
1/23/2020
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1 选择菜单Tools MegaWizard Plug-In Manager（图1），或直接在原理 图设计文件的Symbol对话框中点击MegaWizard Plug-In Manager（图2），则弹出 对话框（图3） 。
图1
图2
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3
QuartusⅡ中宏功能模块的使用
特别是针对一些与Altera器件底层结构相关的特性，必须通过Megafunction实现，例 如一些存储器模块（DPRAM、SPRAM、FIFO、CAM等），DSP模块，LVDS驱动器，PLL，高 速串行收发器（SERDERS），DDR输入/输出（DDIO）等。另外一些诸如乘法器、计数器、 加法器、滤波器等电路虽然也可以直接用代码描述，然后用通用逻辑资源实现，但是 这种描述方法不但费时费力，在速度和面积上与Megafunction的实现结果仍然有较大 的差距。
选择新建一个宏功能实例，进入下一步（图4）。
图3
Hale Waihona Puke 1/23/2020西安邮电学院计算机系
4
QuartusⅡ中宏功能模块的使用
这里列举了可供调用的宏功能模块
数学运算功能类，包括代码纠正、 浮点加/减/乘法器、计数器、平方根 等功能模块。
逻辑门类功能类，包括与/或/非门 常数发生器、反相器模块等。
I/O接口功能类，包括数据收发器 锁相环、I/O缓冲模块等。
选择双口RAM
选择器件
选择输出语言
在工程目录下设 置例化的文件名
图5
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Quartus-II开发软件中的宏模块
[转]Quartus II开发软件中的宏模块1Quartus II开发软件中的宏模块RAM宏模块宏模块名称功能描述csdpram 参数化循环共享双端口RAMlpm_ram_dp 参数化双端口RAMlpm_ram_dq 参数化RAM，输入/输出端分离lpm_ram_io 参数化RAM，输入/输出端公用一个端口FIFO宏模块宏模块名称功能描述csfifo 参数化循环共享FIFOdcfifo 参数化双时钟FIFOscfifo 参数化单时钟FIFOlpm_fifo 参数化单时钟FIFOlpm_fifo_dc 参数化双时钟FIFOROM的设计lpm_romQuartus II开发软件中的宏模块－－时序电路宏模块Quartus II开发软件中的宏模块－－时序电路宏模块触发器宏模块名称功能描述lpm_ff 参数化D或T触发器lpm_dff 参数化D触发器和移位寄存器lpm_tff 参数化T触发器enadff 带使能端的D触发器expdff 用扩展电路实现的D触发器7470 带预置和清零端的与门JK触发器7471 带预置端的JK触发器7472 带预置和清零端的与门JK触发器7473 带清零端的双JK触发器7474 带异步预置和异步清零端的双D触发器7476 带异步预置和异步清零端的双JK触发器7478 带异步预置、公共清零和公共时钟端的双JK触发器74107 带清零端的双JK触发器74109 带预置和清零端的双JK触发器74112 带预置和清零端的双JK时钟下降沿触发器74113 带预置端的双JK时钟下降沿触发器74114 带异步预置、公共清零和公共时钟端的双JK时钟下降沿触发器74171 带清零端的4D触发器74172 带三态输出的多端口寄存器74173 4位D型寄存器74174 带公共清零端的16进制D触发器74174b 带公共清零端的16进制D触发器74175 带公共时钟和清零端的4D触发器74273 带异步清零端的8进制触发器74273b 带异步清零端的8进制触发器74276 带公共预置和清零端的4JK触发器寄存器74374 带三态输出和输出使能端的8进制D触发器74374b 带三态输出和输出使能端的8进制D触发器74376 带公共时钟和公共清零端4JK触发器74377 带使能端的8进制D触发器74377b 带使能端的8进制D触发器74378 带使能端的16进制D触发器74379 带使能端的4D触发器74396 8进制存储寄存器74548 带三态输出的8位两级流水线寄存器74670 带三态输出的4位寄存器74821 带三态输出的10位总线接口触发器74821b 带三态输出的10位D触发器74822 带三态反相输出的10位总线接口触发器74822b 带三态反相输出的10位D触发器74823 带三态输出的9位总线接口触发器74823b 带三态输出的9位D触发器74824 带三态反相输出的9位总线接口触发器74824b 带三态反相输出的9位D触发器74825 带三态反相输出的8位总线接口触发器74825b 带三态输出的8进制D触发器74826 带三态反相输出的9位总线接口触发器74826b 带三态反相输出的8进制D触发器锁存器宏模块名称功能描述lpm_latch 参数化锁存器explatch 用扩展电路实现的锁存器Inpltch 用扩展电路实现的输入锁存器nandltch 用扩展电路实现的SR（非）与非门锁存器norltch 用扩展电路实现的SR或非门锁存器7475 4位双稳态锁存器7477 4位双稳态锁存器74116 带清零端的双4位锁存器74259 带清零端、可设定地址的锁存器74279 4路SR（非）锁存器74373 带三态输出的8进制透明D锁存器74373b 带三态输出的8进制透明D锁存器74375 4位双稳态锁存器74549 8位二级流水线锁存器74604 带三态输出的8进制2输入多路锁存器74841 带三态输出的10位总线接口D锁存器74841b 带三态输出的10位总线接口D锁存器74842 带三态输出的10位总线接口D锁存器74842b 带三态输出的10位总线接口D反相锁存器74843 带三态输出的9位总线接口D锁存器74844 带三态输出的9位总线接口D反相锁存器74845 带三态输出的8位总线接口D锁存器74846 带三态输出的8位总线接口D反相锁存器74990 8位透明读回锁存器Quartus II开发软件中的宏模块2计数器宏模块名称功能描述lpm_conter 参数化计数器（仅限FLEX系列器件）gray4 格雷码计数器unicnt 通用4位加/减计数器，可异步设置、读取、清零和级联的左/右移位寄存器16cudslr 16位2进制加/减计数器，带异步设置的左/右移位寄存器16cudsrb 16位2进制加/减计数器，带异步清零和设置的左/右移位寄存器4count 4位2进制加/减计数器，同步/异步读取，异步清零8count 8位2进制加/减计数器，同步/异步读取，异步清零7468 双10进制计数器7469 双12进制计数器7490 10/2进制计数器7492 12进制计数器7493 4位2进制计数器74143 4位计数/锁存器，带7位输出驱动器74160 4位10进制计数器，同步读取，异步清零74161 4位2进制加法计数器，同步读取，异步清零74162 4位2进制加法计数器，同步读取，同步清零74163 4位2进制加法计数器，同步读取，同步清零74168 同步4位10进制加/减计数器74169 同步4位2进制加/减计数器74176 可预置10进制计数器74177 可预置2进制计数器74190 4位10进制加/减计数器，异步读取74191 4位2进制加/减计数器，异步读取74192 4位10进制加/减计数器，异步清零74193 4位2进制加/减计数器，异步清零74196 可预置10进制计数器74197 可预置2进制计数器74290 10进制计数器74292 可编程分频器/数字定时器74293 2进制计数器74294 可编程分频器/数字定时器74390 双10进制计数器74393 双4位加法计数器，异步清零74490 双4位10进制计数器74568 10进制加/减计数器，同步读取，同步和异步清零74569 2进制加/减计数器，同步读取，同步和异步清零74590 8位2进制计数器，带三态输出寄存器74592 8位2进制计数器，带输入寄存器74668 同步10进制加/减计数器74669 同步4位2进制加/减计数器74690 同步10进制计数器，带输出寄存器，多重三态输出，异步清零74691 同步2进制计数器，带输出寄存器，多重三态输出，异步清零74693 同步2进制计数器，带输出寄存器，多重三态输出，同步清零74696 同步10进制加/减计数器，带输出寄存器，多重三态输出，异步清零74697 同步2进制加/减计数器，带输出寄存器，多重三态输出，异步清零74698 同步10进制加/减计数器，带输出寄存器，多重三态输出，同步清零74699 同步2进制加/减计数器，带输出寄存器，多重三态输出，同步清零分频器宏模块名称功能描述Freqdiv 2，4，8，16分频器7456 双时钟5，10分频器7457 双时钟5，6，10分频器多路复用器宏模块名称功能描述lpm_mux 参数化多路复用器2lmux 2线－1线多路复用器16lmux 16线－1线多路复用器2X8mux 8位总线的2线－1线多路复用器8lmux 8线－1线多路复用器74151 8线－1线多路复用器74151b 8线－1线多路复用器74153 双4线－1线多路复用器74157 四2线－1线多路复用器74158 带反相输出的四2线－1线多路复用器74251 带三态输出的8线－1线数据选择器74253 带三态输出的双4线－1线数据选择器74257 带三态输出的四2线－1线多路复用器74258 带三态反相输出的四2线－1线多路复用器74298 带存储功能的四2输入多路复用器74352 带反相输出的双4线－1线数据选择器/多路复用器74353 带三态反相输出的双4线－1线数据选择器/多路复用器74354 带三态输出的8线－1线数据选择器/多路复用器74356 带三态输出的8线－1线数据选择器/多路复用器74398 带存储功能的四2输入多路复用器74399 带存储功能的四2输入多路复用器移位寄存器宏模块名称功能描述lpm_clshift 参数化组合逻辑移位器lpm_shiftreg 参数化移位寄存器barrelst 8位桶形移位器barrlstb 8位桶形移位器7491 串入串出移位寄存器7494 带异步预置和异步清零端的4位移位寄存器7495 4位并行移位寄存器7496 5位移位寄存器7499 带JK串入串出端的4位移位寄存器74164 串入并出移位寄存器74164b 串入并出移位寄存器74165 并行读入8位移位寄存器74165b 并行读入8位移位寄存器74166 带时钟禁止端的8位移位寄存器74178 4位移位寄存器74179 带清零端的4位移位寄存器74194 带并行读入端的4位双向移位寄存器74195 4位并行移位寄存器74198 8位双向移位寄存器74199 8位双向移位寄存器74295 带三态输出端的4位左右移位寄存器74299 8位通用移位/存储寄存器74350 带三态输出端的4位移位寄存器74395 带三态输出端的4位可级联移位寄存器74589 带输入锁存和三态输出端的8位移位寄存器74594 带输入锁存的8位移位寄存器74595 带输入锁存和三态输出端的8位移位寄存器74597 带输入寄存器的8位移位寄存器74671 带强制清零和三态输出端的4位通用移位寄存器/锁存器。
Quartus_II软件使用教程_Roger
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Typical PLD Design Flow
tclk
Timing analysis
- Verify performance specifications were met - Static timing analysis
Gate level simulation
© 2008 Cytech Technology Ltd., Co
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Agenda
设计流程概要 建立工程 设计输入 编译 综合 布局布线 Assignment Editor 管脚分配 仿真 器件编程 时序约束 SignalTap II 逻辑分析仪
© 2008 Cytech Technology Ltd., Co
2008 Q4 Q1 8.0 Q2 Q3 8.1 Q4
2009 Q1 9.0
Windows Windows Linux Sun
© 2008 Cytech Technology Ltd., Co
Red Hat Enterprise 3 (32 / 64 -bit) Red Hat Enterprise 4 (32 / 64-bit)
Quartus II 软件使用教程
Cytech-XA
Roger Ma
© 2008 Cytech Technology Ltd., Co
QuartusII软件发布 软件发布RoadMap 软件发布
2006 Q4 6.1 Q1 7.0 7.1 Q2 2007 Q3 7.2
Windows 2000 Windows XP (32-bit & 64-bit) New Windows Vista
© 2008 Cytech Technology Ltd., Co
第6章QUARTUSii宏功能模块应用.
6.1流水线乘法累加器设计
6.1.3 电路时序仿真与测试
图6-12 基于逻辑宏单元的设计报告
6.1流水线乘法累加器设计
6.1.3 电路时序仿真与测试
图6-13 基于专用嵌入式乘法器模块的设计报告
6.1流水线乘法累加器设计
6.1.3 电路时序仿真与测试
图6-14 基于逻辑宏单元的流水线乘法累加器时序分析报告
2. 打开在系统存储单元编辑窗
图6-31 In-System Memory Content Editor扫描FPGA结果
6.3 在系统存储器数据读写编辑器应用
3. 读取RAM中的数据
图6-32 In-System Memory Content Editor上载FPGA中RAM数据
6.3 在系统存储器数据读写编辑器应用
图6-6将LPM乘法器设置为流水线工作方式
6.1流水线乘法累加器设计
6.1.2 电路结构与工作原理 2. 调用加法器和锁存器
图6-7 设置LPM加法器类型
6.1流水线乘法累加器设计
6.1.2 电路结构与工作原理 2. 调用加法器和锁存器
图6-8 选择加法器数据输入类型
6.1流水线乘法累加器设计
6.4 FIFO模块定制
图6-35 FIFO编辑窗
6.4 FIFO模块定制
图6-36 FIFO的仿真波形
第6章QUARTUSii宏 功能模块应用.
谢谢
6.1流水线乘法累加ห้องสมุดไป่ตู้设计
6.1.3 电路时序仿真与测试
图6-15基于专用嵌入式乘法器模块的流水线乘法累加器时序分析报告
6.1流水线乘法累加器设计
6.1.3 电路时序仿真与测试
图6-16 MULTADD工程仿真波形
quartus宏功能模块介绍
-----------------------------------------------------RAM宏模块宏模块名称功能描述csdpram 参数化循环共享双端口RAMlpm_ram_dp 参数化双端口RAMlpm_ram_dq 参数化RAM，输入/输出端分离lpm_ram_io 参数化RAM，输入/输出端公用一个端口FIFO宏模块宏模块名称功能描述csfifo 参数化循环共享FIFOdcfifo 参数化双时钟FIFOscfifo 参数化单时钟FIFOlpm_fifo 参数化单时钟FIFOlpm_fifo_dc 参数化双时钟FIFOROM的设计lpm_romQuartus II开发软件中的宏模块－－时序电路宏模块触发器宏模块名称功能描述lpm_ff 参数化D或T触发器lpm_dff 参数化D触发器和移位寄存器lpm_tff 参数化T触发器enadff 带使能端的D触发器expdff 用扩展电路实现的D触发器7470 带预置和清零端的与门JK触发器7471 带预置端的JK触发器7472 带预置和清零端的与门JK触发器7473 带清零端的双JK触发器7474 带异步预置和异步清零端的双D触发器7476 带异步预置和异步清零端的双JK触发器7478 带异步预置、公共清零和公共时钟端的双JK触发器74107 带清零端的双JK触发器74109 带预置和清零端的双JK触发器74112 带预置和清零端的双JK时钟下降沿触发器74113 带预置端的双JK时钟下降沿触发器74114 带异步预置、公共清零和公共时钟端的双JK时钟下降沿触发器74171 带清零端的4D触发器74172 带三态输出的多端口寄存器74173 4位D型寄存器74174 带公共清零端的16进制D触发器74174b 带公共清零端的16进制D触发器74175 带公共时钟和清零端的4D触发器74273 带异步清零端的8进制触发器74273b 带异步清零端的8进制触发器74276 带公共预置和清零端的4JK触发器寄存器74374 带三态输出和输出使能端的8进制D触发器74374b 带三态输出和输出使能端的8进制D触发器74376 带公共时钟和公共清零端4JK触发器74377 带使能端的8进制D触发器74377b 带使能端的8进制D触发器74378 带使能端的16进制D触发器74379 带使能端的4D触发器74396 8进制存储寄存器74548 带三态输出的8位两级流水线寄存器74670 带三态输出的4位寄存器74821 带三态输出的10位总线接口触发器74821b 带三态输出的10位D触发器74822 带三态反相输出的10位总线接口触发器74822b 带三态反相输出的10位D触发器74823 带三态输出的9位总线接口触发器74823b 带三态输出的9位D触发器74824 带三态反相输出的9位总线接口触发器74824b 带三态反相输出的9位D触发器74825 带三态反相输出的8位总线接口触发器74825b 带三态输出的8进制D触发器74826 带三态反相输出的9位总线接口触发器74826b 带三态反相输出的8进制D触发器锁存器宏模块名称功能描述lpm_latch参数化锁存器explatch用扩展电路实现的锁存器Inpltch 用扩展电路实现的输入锁存器nandltch用扩展电路实现的SR（非）与非门锁存器norltch 用扩展电路实现的SR或非门锁存器7475 4位双稳态锁存器7477 4位双稳态锁存器74116 带清零端的双4位锁存器74259 带清零端、可设定地址的锁存器74279 4路SR（非）锁存器74373 带三态输出的8进制透明D锁存器74373b 带三态输出的8进制透明D锁存器74375 4位双稳态锁存器74549 8位二级流水线锁存器74604 带三态输出的8进制2输入多路锁存器74841 带三态输出的10位总线接口D锁存器74841b 带三态输出的10位总线接口D锁存器74842 带三态输出的10位总线接口D锁存器74842b 带三态输出的10位总线接口D反相锁存器74843 带三态输出的9位总线接口D锁存器74844 带三态输出的9位总线接口D反相锁存器74845 带三态输出的8位总线接口D锁存器74846 带三态输出的8位总线接口D反相锁存器74990 8位透明读回锁存器计数器宏模块名称功能描述lpm_conter参数化计数器（仅限FLEX系列器件）gray4 格雷码计数器unicnt 通用4位加/减计数器，可异步设置、读取、清零和级联的左/右移位寄存器16cudslr 16位2进制加/减计数器，带异步设置的左/右移位寄存器16cudsrb 16位2进制加/减计数器，带异步清零和设置的左/右移位寄存器4count 4位2进制加/减计数器，同步/异步读取，异步清零8count 8位2进制加/减计数器，同步/异步读取，异步清零7468 双10进制计数器7469 双12进制计数器7490 10/2进制计数器7492 12进制计数器7493 4位2进制计数器74143 4位计数/锁存器，带7位输出驱动器74160 4位10进制计数器，同步读取，异步清零74161 4位2进制加法计数器，同步读取，异步清零74162 4位2进制加法计数器，同步读取，同步清零74163 4位2进制加法计数器，同步读取，同步清零74168 同步4位10进制加/减计数器74169 同步4位2进制加/减计数器74176 可预置10进制计数器74177 可预置2进制计数器74190 4位10进制加/减计数器，异步读取74191 4位2进制加/减计数器，异步读取74192 4位10进制加/减计数器，异步清零74193 4位2进制加/减计数器，异步清零74196 可预置10进制计数器74197 可预置2进制计数器74290 10进制计数器74292 可编程分频器/数字定时器74293 2进制计数器74294 可编程分频器/数字定时器74390 双10进制计数器74393 双4位加法计数器，异步清零74490 双4位10进制计数器74568 10进制加/减计数器，同步读取，同步和异步清零74569 2进制加/减计数器，同步读取，同步和异步清零74590 8位2进制计数器，带三态输出寄存器74592 8位2进制计数器，带输入寄存器74668 同步10进制加/减计数器74669 同步4位2进制加/减计数器74690 同步10进制计数器，带输出寄存器，多重三态输出，异步清零74691 同步2进制计数器，带输出寄存器，多重三态输出，异步清零74693 同步2进制计数器，带输出寄存器，多重三态输出，同步清零74696 同步10进制加/减计数器，带输出寄存器，多重三态输出，异步清零74697 同步2进制加/减计数器，带输出寄存器，多重三态输出，异步清零74698 同步10进制加/减计数器，带输出寄存器，多重三态输出，同步清零74699 同步2进制加/减计数器，带输出寄存器，多重三态输出，同步清零分频器宏模块名称功能描述Freqdiv 2，4，8，16分频器7456 双时钟5，10分频器7457 双时钟5，6，10分频器多路复用器宏模块名称功能描述lpm_mux 参数化多路复用器2lmux 2线－1线多路复用器16lmux 16线－1线多路复用器2X8mux 8位总线的2线－1线多路复用器8lmux 8线－1线多路复用器74151 8线－1线多路复用器74151b 8线－1线多路复用器74153 双4线－1线多路复用器74157 四2线－1线多路复用器74158 带反相输出的四2线－1线多路复用器74251 带三态输出的8线－1线数据选择器74253 带三态输出的双4线－1线数据选择器74257 带三态输出的四2线－1线多路复用器74258 带三态反相输出的四2线－1线多路复用器74298 带存储功能的四2输入多路复用器74352 带反相输出的双4线－1线数据选择器/多路复用器74353 带三态反相输出的双4线－1线数据选择器/多路复用器74354 带三态输出的8线－1线数据选择器/多路复用器74356 带三态输出的8线－1线数据选择器/多路复用器74398 带存储功能的四2输入多路复用器74399 带存储功能的四2输入多路复用器移位寄存器宏模块名称功能描述lpm_clshift参数化组合逻辑移位器lpm_shiftreg参数化移位寄存器barrelst 8位桶形移位器barrlstb 8位桶形移位器7491 串入串出移位寄存器7494 带异步预置和异步清零端的4位移位寄存器7495 4位并行移位寄存器7496 5位移位寄存器7499 带JK串入串出端的4位移位寄存器74164 串入并出移位寄存器74164b 串入并出移位寄存器74165 并行读入8位移位寄存器74165b 并行读入8位移位寄存器74166 带时钟禁止端的8位移位寄存器74178 4位移位寄存器74179 带清零端的4位移位寄存器74194 带并行读入端的4位双向移位寄存器74195 4位并行移位寄存器74198 8位双向移位寄存器74199 8位双向移位寄存器74295 带三态输出端的4位左右移位寄存器74299 8位通用移位/存储寄存器74350 带三态输出端的4位移位寄存器74395 带三态输出端的4位可级联移位寄存器74589 带输入锁存和三态输出端的8位移位寄存器74594 带输入锁存的8位移位寄存器74595 带输入锁存和三态输出端的8位移位寄存器74597 带输入寄存器的8位移位寄存器74671 带强制清零和三态输出端的4位通用移位寄存器/锁存器Quartus II开发软件中的宏模块－－运算电路宏模块加法器和减法器宏模块名称功能描述lpm_add_sub 参数化加法器/减法器8fadd 8位全加器8faddb 8位全加器7480 门控全加器7482 2位2进制全加器7483 带快速进位的4位2进制全加器74183 双进位存储全加器74283 带快速进位的4位全加器74385 带清零端的4位加法器/减法器乘法器宏模块名称功能描述lpm_mult 参数化乘法器mult2 2位带符号数乘法器mult24 2X4位并行2进制乘法器mult4 4位并行2进制乘法器mult4b 4位并行2进制乘法器tmult4 4X4位并行2进制乘法器7497 同步6位速率乘法器74261 2位并行2进制乘法器74284 4X4位并行2进制乘法器（输出结果的最高4位）74285 4X4位并行2进制乘法器（输出结果的最低4位）除法器divide和lpm_divide绝对值运算lpm_abs数值比较器宏模块名称功能描述lpm_compare 参数化比较器8mcomp 8位数值比较器8mcompb 8位数值比较器7485 4位数值比较器74518 8位恒等比较器74518b 8位恒等比较器74684 8位数值/恒等比较器74686 8位数值/恒等比较器74688 8位恒等比较器编码器模块名称功能描述74147 10线－3线BCD编码器74148 8线－3线8进制编码器74384 带三态输出的8线－3线优先权编码器译码器宏模块名称功能描述lpm_decode 参数化译码器16dmux 4位2进制－16线译码器16ndmux 4位2进制－16线译码器7442 1线－10线BCD－10进制译码器7443 余3码－10进制译码器7444 余3格雷码－10进制译码器7445 BCD码－10进制译码器7446 BCD码－7段译码器7447 BCD码－7段译码器7448 BCD码－7段译码器7449 BCD码－7段译码器74137 带地址锁存的3线－8线译码器74138 3线－8线译码器74139 双2线－4线译码器74145 BCD码－10进制译码器74154 4线－16线译码器74155 双2线－4线译码器/多路输出选择器74156 双2线－4线译码器/多路输出选择器74246 BCD码－7段译码器74247 BCD码－7段译码器74248 BCD码－7段译码器74445 BCD码－10进制译码器奇偶校验器宏模块名称功能描述74180 9位奇偶产生器/校验器74180b 9位奇偶产生器/校验器74280 9位奇偶产生器/校验器74280b 9位奇偶产生器/校验器LPM库单元列表模块分类宏单元简要说明门单元模块lpm_and 参数化与门lpm_bustri 参数化三态缓冲器lpm_clshift 参数化组合逻辑移位器lpm_constant 参数化常数产生器lpm_decode 参数化译码器lpm_inv 参数化反向器lpm_mux 参数化多路选择器busmux 参数化总线选择器mux 多路选择器lpm_or 参数化或门lpm_xor 参数化异或门算术运算模块lpm_abs 参数化绝对值运算lpm_add_sub 参数化的加/减法器lpm_compare 参数化比较器lpm_counter 参数化计数器lpm_mult 参数化乘法器存储器模块lpm_ff 参数化D触发器lpm_latch 参数化锁存器lpm_ram_dq 输入输出分开的参数化RAMlpm_ram_io 输入输出复用的参数化RAMlpm_rom 参数化ROMlpm_shitreg 参数化移位寄存器csfifo class="style8">参数化先进先出队列csdpram 参数化双口RAM其它功能模块pll 参数化锁相环电路。
第宏功能模块的应用
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7.2 存储器设计
设计 FIFO（First-In First-Out）是一个先入先
出的双口缓冲储器器，FIFO存储器可以独立进 行输人输出，也可以看成是一种双端口存储器， 具有两个端口，但它与双端口存储器最大的不同 就是一个端口专门用于写入操作，而另一个端口 专门用于读取操作。而且，因为数据是按照写人 的顺序被读出的，因而没有地址引脚，这也是与 双端口存储器的不同之处。
为读出数据请求信号，clock为时
钟信号，q[7..0]为数据输出端，full
为存储器溢出指示信号，empty为
FIFO空指示信号，
usedw[5..0]为当前已使用的地址数指示，
原理图
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图7.26 FIFO
7.2 存储器设计
设计
图7.26 完成端口连接的FIFO原
理图
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设计
图7. 14 完成ROM的原理图
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7.2 存储器设计
设计
进行编译和仿真，其功能仿真结果如图7. 15所示，
图7. 15 ROM的功能仿真结果
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7.2 存储器设计
设计
RAM的创建过程与ROM基本相同，同样使用 “MegaWizard Plug-In Manager”工具进行定 制。进入图7. 6所示的对话框后，在左侧选择 “Memory Complier”项下的“RAM：1-PORT” 选项，器件和语言根据需要进行选择，路径取 为…\lpm_ram\ram．vhd(文件名为ram．vhd)。 设置对话框如图7.17所示 。
intended_device_family
第四章QuartusII使用方法
4）硬件测试。下载Cnt10.sof后通过试验系统来验证器件功能。
的实体名2将设计文件加入工程将工程相关的所有vhdl文件如果有加入此工程用addall按钮3选择仿真器和综合器类型选择next弹出窗口选择仿真器和综合器类型如果选默认的none表示选软件自带的仿真器和综合器可以另选仿真器和综合器尤其是选用非altera公司的器件的时候
利用VHDL完成电路设计后，必须借助EDA工具软件中 的综合器、适配器、时序仿真器、编程器等工具进行 相应的处理，才能使此项设计在FPGA上完成硬件实现 并得到硬件测试。在EDA工具的设计环境中，有多种 途径来完成目标电路系统的表达和输入方式，比如： HDL文本输入，原理图输入，状态图输入，及混合输 入等方式。HDL文本方式是最基本最直接的。本节通 过实例来详细介绍Quartus IIde VHDL文本输入设计流 程，包括：输入，综合，适配，仿真测试和编程下载 等方法。
4）选择目标器件闲置引脚状态。选择Unused Pins选项，可以 根据实际需要选择目标器件闲置引脚状态。可ห้องสมุดไป่ตู้择输入状态或 输出状态，或输出不定状态。
每一个选项功能可以参阅窗口下方的Description说明
Quartus II编译器是由一系列处理模块构成的，这些模块负责 对设计项目的检查，逻辑综合，结构综合，输出结果的编辑 配置，以及时序分析。在这个过程中，将设计项目适配到 FPGA/CPLD目标器件中，同时产生多种用途的输出文件，如 功能和时序信息文件，器件编程的目标文件等。编译器首先 检查出工程设计中的错误信息，然后产生一个结构化的网表 文件表达的原理图文件。
QuartusⅡ中宏功能模块的使用-精选文档
西安邮电学院计算机系
QuartusⅡ中宏功能模块的使用
QuartusⅡ软件针对常用的功能，提供了参数化 （Parameterized）的宏功能（megafunctions）模块， 通过调用宏功能模块，可以减少工作量，加快设计的 进程。 用户可以通过向导工具MegaWizard Plug-In Manager 调用宏功能。
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QuartusⅡ中宏功能模块的使用
选择读出端是 否加D触发器
图9 西安邮电学院计算机系
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QuartusⅡ中宏功能模块的使用
选择存储空间初始 化方式及初始值
图 10 西安邮电学院计算机系
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QuartusⅡ中宏功能模块的使用
仿真与综合相关信息
图形输入调用： 新建图形输入文件， 在空白区域双击左键 弹出元件选取对话框 如图，Project目录下 将出现实例化 ram4k 元件供调用
图 13 西安邮电学院计算机系
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QuartusⅡ中宏功能模块的使用
也可在程序中嵌入以下语句实现调用：
… ram4k ram4k ( .data ( ), .rdaddress ( ), .rdclock ( ), .wraddress ( ), .wrclock ( ), .wren ( ), .q ( ) ); … 这段程序将实现子程序模块的例化
图1 2019/3/23 西安邮电学院计算机系
图2 3
QuartusⅡ中宏功能模块的使用
选择新建一个宏功能实例，进入下一步（图4）。
图3
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QuartusII软件的使用
Q u a r t u s I I软件的使用入门4．1Quartus II 简介Quautus II是Altera 公司的综合性PLD开发软件,支持原理图、VHDL、Verilog-HDL以及AHDL等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整的PLD设计流程。
它支持Altera的IP核，包含了LPM/MegaFunction宏功能模块库，使用户可以充分利用成熟的模块，简化了设计的复杂性、加快了设计速度。
对EDA第三方工具的良好支持也使用户可以在设计流程的各个阶段使用熟悉的第三方EDA工具。
在本教程中使用的Quartus II的版本为5.0 。
4．1．1 设计工作流程用户首先对所做项目进行设计，明确设计目的、设计要求。
然后利用原理图输入方式或文本输入方式进行设计输入。
输入完成后进行编译，若编译过程中发现错误，则应检查设计输入以修改错误，直至没有错误产生。
编译完成后进行仿真，检查是否达到了设计要求，若未达到要求，需重新检查设计输入及编译过程，不断迭代、收敛直至满足设计要求。
最后将设计配置到目标器件中进行硬件验证与测试。
4．1．2 Quartus II 的图形用户界面Quartus II 的图形用户界面如图所示，从图中可以看出共有以下几个子窗口。
编辑输入窗口项目导航窗口状态窗口消息窗口图Quartus II软件的图形用户界面1．Project navigator 项目导航窗口项目导航窗口包括3个可以切换的标签：Hierarchy标签用于层次显示，提供了逻辑单元、寄存器、存储器使用等信息；File和Design Units 提供了工程文件和设计单元的列表。
2．编辑输入窗口设计输入的主窗口，无论原理图还是硬件描述语言编译、仿真的报告都显示在这里。
3．Status窗口状态窗口，用以显示各系统运行阶段的进度。
4．Message窗口消息窗口，实时提供系统消息、警告和错误等信息。
第2章 EDA工具软件的使用
新建项目对话框的第2页面用于增加设计文件， 包括顶层设计文件和其他底层设计文件。如果顶层 设计文件和其他底层设计文件已经包含在工程文件 夹中，则在此页面中将这些设计文件增加到新建项 目中。
新建项目对话框第3页面用于设置编程下载的 目标芯片的类型与型号。在编译设计文件前，应先 选择下载的目标芯片，否则系统将以默认的目标芯 片为基础完成设计文件的编译。目标芯片选择应根 据支持硬件开发和验证的开发板或试验开发系统上 提供的可编程逻辑器件来决定。不同的适配板上的 可编程逻辑不同。
引脚锁定
选择目标器件
再次编译
编译设计文件
仿 真
编程下载
硬件调试
2.3.1 编辑输入图形设计文件
使用Quartus II设计电路系 统之前，需要先建立设计项目（ Project）。例如，用图形编辑法 设计8位加法器adder8时，需要先 建立adder8的设计项目。在 Quartus II集成环境下，执行 “File”菜单的“New Project Wizard”命令，弹出如图所示的新 建设计项目对话框的“New Project Wizard: Directory,Name,TOP-Level Entuty [page 1 of 5]”页面（新建 设计项目对话框共5个页面）。
第2章 EDA工具软件的使用方法
•本章概要：本章以Altera公司的QuartusⅡ为主，介绍 EDA工具软件的使用方法，作为EDA设计的基础。通过本 章的学习，读者可初步采用QuartusII软件的原理图输入法， 设计数字电路和系统，掌握用试验开发系统或开发板对设计 电路进行硬件验证的方法。 •知识要点： （1）EDA技术的原理图输入设计法。 （2）用原理图输入法实现多层次系统电路的设计。 （3）Quartus Ⅱ的宏功能模块的使用方法。