(笔记）Quartus II 与 DE2 入门指导（Digital Logic）（DE2）
Version 1.0
By yf.x
03/03/2010
Abstract
通过一个简单的实例介绍Quartus II 9.1和DE2基本使用方法。
Introduction
典型的计算机辅助设计流程
开始
新建一个项目（project）
Verilog设计输入
编译设计
管脚分配
仿真设计电路
规划、配置FPGA器件
测试设计的电路
一个典型的FPGA计算机辅助设计流程如图 1所示。
图 1 FPGA CAD设计流程
设计流程的步骤：
•设计输入（Design Entry）-- 用原理图或者硬件描述语言说明设计的电路。
•综合（Synthesis）-- 将输入的设计综合成由FPGA芯片的逻辑元件（logic elements）组成的电路。
•功能仿真（Functional Simulation）-- 测试、验证综合的电路功能正确与否，不考虑延时。
•适配（Fitting）-- 将工程的逻辑和时序要求与器件的可用资源相匹配。它将每个逻辑功能分配给最佳逻辑单元位置，进行布线和时序分析，并选定相应的互连路径和引脚分配。
•时序分析（Timing Analysis）-- 通过对适配电路的传播延迟的分析，提供电路的性能指标。
•时序仿真（Timing Simulation）-- 验证电路的功能和时序的正确性。
•编程和下载配置（Programming and Configuration）-- 在FPGA上实现设计的电路。
本文主要介绍Quartus II 的基本特性。演示如何用Verilog HDL在Quartus II平台设计和实现电路。包括：
•创建一个项目（project）
•用Verilog代码设计输入
•综合
•适配
•分配管脚
•仿真
•编程与下载
1 创建一个项目
（1）启动Quartus II ，选择File > New Project Wizard，弹出窗口（图 2）
图 2 新建项目向导
（2）选择Next，如图 3输入项目路径和项目名。接着按Next，出现图 4，提示：输入的项目文件夹不存在，是否要创建。选择“是”。
图 3 项目路径和项目名
图 4 确认项目路径
（3）新建项目向导里可以添加已存在的文件，假设我们这个项目没有要包含已存在的文件，在图 5选择Next。
图 5 添加已存在的项目文件
图 6 选定目标芯片
（4）我们需要指定实现电路的目标器件，在图 6中Device family的Family中选择Cyclone II，在Available devices里选择EP2C35F672C6。（DE2上使用的型号），选择Next。
图 7 指定第三方工具
（5）在图 7里我们可以指定第三方的开发工具，本文只用到Quartus II，未用其他工具，所以选择Next。
图 8 项目说明
（6）一份摘要出现在图 8，按Finish，返回Quartus II的主界面。
2 用Verilog代码设计输入
本文以实现一个2路输入控制灯开关的电路为例，如图 9，x1，x2为2个开关，f为电路输出。
图 9 原理图和功能表
使用Quartus II的文本编辑器
File > New出现图 10，选择Verilog HDL File，ok确认。
图 10 文件类型
File > Save as,如图 11，文件名为light，文件类型为Verilog HDL File，保存。在文本编辑器里输入图 12所示的代码，保存。
图 11 文件名和保存路径
图 12 2选一多选器代码
3 编译设计的电路
Processing > Start Compilation，或者单击 开始编译，编译完成，会有提示。编译成功，会看到图 13所示的编译报告，在Analysis & Synthesis > Equntions 里可以看到f=x1$x2，这里$表示异或。
图 13 综合生成的功能表达式
当然，如果编译提示错误，可以在信息栏双击错误提示，光标会回到错误处，修正，重新编译即可。
4 管脚分配
我们用到2个拨动开关SW0和SW1提供外部输入，对应的FPGA管脚是N25和N26。输出f练到LEDG0，对应的FPGA管脚是AE22。
用Assignment Editor指定管脚
Assignments > Assignment Editor ，在Category选择Pin，双击To列的<<new>>选择管脚x1，双击Location，选择Pin_N25，同样操作分配x2和f。如图 14。然后保存：File > Save.
图 14 管脚分配
另一种指定管脚的方法：
Quartus II支持导入和导出管脚分配文件，可以记事本等文本编辑器编辑图 15所示的内容，保存为扩展名为.csv的文件。通过File > Assignments > Import Assignments添加编辑csv文件。如图 16。
图 15 .csv文档
图 16 导入.csv文档
5 仿真
在仿真之前，需要创建测试用的波形文件：
（1）File > New 在图 17窗口中选择Vector Waveform File，ok确认。
图 17 文件类型
（2）波形文件编辑器如图 18所示
图 18 波形编辑器
保存文件为light.vwf，设置仿真时间：Edit > End time ，设置为200ns。选择View > Fit in Window 调节窗口显示的效果如图 19。
图 19 全屏显示
（3）添加电路仿真需要的节点
Edit > Insert Nodes or Bus 打开图 20所示的窗口，单击Node Finder，
图 20 添加节点
在图 21所示的窗口里，filter选择Pins：all，单击List，列出输入、出节点，单击>>选择，ok确认。
图 21 选择节点
（4）设定x1、x2的值，如图 22。保存。
图 22 设置输入变量的值
功能仿真
选择Assignments > Settings 打开设置窗口，仿真模式选择Functional ，如图 23。Ok确认。
仿真之前，需要生产功能仿真连线表：Processing > Generate Functional Simulation Netlist。通过Processing > Start Simulation 或者 开始仿真，仿真结果如图 24。
图 23 仿真类型
图 24 功能仿真结果
时序仿真
当通过功能仿真确认设计的电路功能正确之后，开始时序仿真。在图 23的仿真模式选择Timing，然后开始仿真，结果如图 25。可以看到约有6ns的延迟。
图 25 时序仿真的结果
6 编程和配置PFPGA
首先连接电源适配器和usb数据线，在DE2开发板上，靠近电源的usb接口连接到数据线。DE2支持2种程序烧录方式：JTAG和AS。JTAG模式把程序直接写在FPGA芯片里，断电后数据丢失。AS模式把数据写在配置的存储芯片里，每次通电后，数据会自动装载到FPGA芯片里。两种模式的选择由RUN/PROG开关的位置决定，JTAG模式对应RUN档，AS模式对应PROG档。
（1）JTAG模式编程
把RUN/PROG开关置于RUN档。选择 Tools > Programmer 打开窗口如图 26。这里要指定编程用到的硬件和模式。模式选择JTAG，硬件设置为USB_blaster，如果缺省没有选择，单击Hardware Setup…，在图 27中选择。
图 26 JTAG模式编程
图 27 选定硬件设置类型
图 28 添加编程文件
注意编程的器件和文件是否已添加到图 28中，没有的话，手动添加。单击Start开始编程。
Active Serial模式
将RUN/PROG开关置于PROG档，选择assignments > device > device and pin options > configuration > 选择EPCS16。确认后在Quartus II的主界面选择tools > programmer > 确认hardware setup为usb_blaster ,mode为active serial programming,文件为.pof文件，勾选program/configure, > start
7 验证电路设计
把 RUN/PROG开关置于PROG档，切换SW0,SW1的4组不同组合，观察LEDG0，验证设计。
参考：
《Quartus II Introduction Using Verilog 》
