fpga 数字逻辑基于Quartus设计.doc

示例1：基于原理图的分频器工程设计
利用原理图进行输入设计时，对设计人员的编程技术没有太高的要求，在没有掌握硬件描述语言的情况下就能进行FPGA的开发设计。学习利用软件QuartusII为原理图输入提供的原理图编辑器（BlockEditor）来完成工程设计的方法。设计过程主要包括工程建立、编辑设计图形、编译综合和仿真测试。对于编程下载和硬件测试过程，这里涉及具体的硬件平台，实现的方法是相同的。
1.建立工程文件
（1）指定工程文件名称
运行QuartusII软件，选择File→NewProjectWizard打开过程生成向导。在弹出的对话框中分别输入新建工程所在的文件夹名称、工程名称和顶层实体名称。如图4.1所示。点击Next。
注意，QuartusII要求工程文件名一定要与顶层实体名称相同。
输入工程名称

输入工程文件夹名称

输入顶层实体名称

图4.1新建工程对话框
（2）选择添加的文件和库
如果，工程文件夹不存在，则弹出提示对话框，按照提示单击Yes按钮就会自动建立。单击Next按钮，就会出现图4.2的界面。如果需要添加文件或者库，按照提示操作。否则单击Next按钮，本实验就不需要添加文件或者库。
设计文件列表

图4.2添加文件或库对话框
（3）目标器件选择
进入目标器件选择，这里在Family器件种类栏选择Cyclone系列，各项的选择如图4.3所示。点击Next就会进行第三方EDA工具的选择。
FPGA器件选型常识。FPGA器件的选型非常重要，不合理的选型会导致一系列的后续设计问题，有时甚至会使设计失败；合理的选型不光可以避免设计问题，而且可以提高系统的性价比，延长产品的生命周期，获得预想不到的经济效果。
FPGA器件选型有以下7个原则：器件的供货渠道和开发工具的支持、器件的硬件资源、器件的电气接口标准、器件的速度等级、器件的温度等级、器件的封装和器件的价格。

图4.3目标器件选择对话框
本例没有用到第三方工具，点击Next，如图4.4所示。

图4.4第三方EDA工具选择对话框
（4）工程结束
如图4.5所示，完成设置工程的信息描述。查看设置信息是否正确，如果正确，则单击Finish按钮。就会出现4.6所示工程建立完成后的界面。

图4.5完成设置工程的信息描述

生成的工程

图4.6建立后的工程界面
2.输入原理图
（1）建立文件。
在图4.6窗口中，选择File→New命令，出现如图4.7所示的对话框，在该对话框中，共有8种设计文件输入方式，分别对应相应的编辑器。原理图输入选择BlockDiagram/SchematicFile，点击OK，就会出现如图4.8所示的图形编辑窗口。
原理图输入

图4.7新建文件类型选择对话框
（2）放置元器件符号。
在图4.8所示的图形编辑器窗口的空白处双击左键。就会弹出如图4.9所示的电路，可以根据需要进行器件选择。这里用7490器件。

图4.8空白图形编辑窗口
在此输入所需的器件名称

图4.9选择电路元器件符号窗口
（3）命名和连接各元器件。
按照第2步同样的方法，可以添加INPUT和OUTPUT并按照图4.10连接电路图。连接方法是把光标移到连线处，当光标变成十字时按住鼠标左键不放，将连线接到连接处，连线处不应出现“x”号。

图4.10分频器的电路原理图窗口
3.编译工程文件
单击Processing→Startcompilation进行编译。若在编译工程中出现错误，根据提示信息进行相应修改。直至编译成功。出现5个对号，如图4.11所示。

图4.11编译结果
4.建立仿真测试的矢量波形文件
（1）建立波形文件。
打开File→New，选择VectorWaveformFile，如图4.12所示。单击OK按钮，出现如图4.13所示波形编辑对话框。

图4.12新建文件类型选择对话框
在此处双击鼠标左键，弹出添加引脚和节点对话框

图4.13波形编辑窗口
（2）添加引脚和节点。
在图4.13的Name下方的空白处双击鼠标左键，会弹出图4.14的对话框，在该对话框中单击NodeFinder按钮。就会弹出如图4.15所示的对话框。选择输入、输出引脚添加到右栏里，如图4.16所示。单击OK，就回到4.17的界面。

图4.14添加节点和总线对话框
先在此处选中Pinsall
再在此处单击List

图4.15NodeFinder对话框
单击此处可以把左边管脚复制到右边

图4.16选择输入、输出引脚对话框
（3）编辑波形。
由于默认波形文件的时间为1µs，在图4.17中，单击Edit→EndTime命令，在弹出的对话框中，在Time文本框中输入10，其他不变。并设置输入信号为时钟信号，设置对话框的相应项。最后保存文件为.vwf型。

波形赋值快捷键

图4.