电路的响应是否正确。图中的窄脉冲是竞争冒险所致。 图2.3.172输入与非门仿真波形图 5.生成符号文件 通过波形仿真可以确定程序功能是否正确后，就可以把该程序生成符号文件，以 便在后面的程序中调用。具体操作是：打开File”菜单，选择Creat/Updata莱单项，右 侧弹出子菜单再选择“Creat Symbol files for Current file'”,把当前文件创建成符号文件， 状态窗口有进度信息显示。如图23.18。 生成的符号文件可以通过打开原理图窗口调入，进行验证，如图2.3.19为生成的 2输入与非门模块。 w出 nand2_lab1 。 图2.3.18将当前文件创建成符号 2.3.19原理图文件中调用符号 6.编程下载 器件编程就是编译和波形仿真正确后，QuartusII将生成的如.pof和sof等编程数 据文件，通过下载电缆载到预先选择的FPGA芯片中。下载成功后，FPGA芯片就会 执行设计文件描述的功能。 器件编程步骤：编程硬件连接、编程文件的产生、运行编程操作。器件编程操作 成功后，查看FPGA功能与设计文件描述的功能是否一致。 （1)编程硬件连接 在进行编程操作之前，首先将下载电缆的一端与PC机对应的端口进行相连，下 载电缆的另一端与编程器件相连，下载电缆连接好后才能进行编程器的操作。编程电 12
12 电路的响应是否正确。图中的窄脉冲是竞争冒险所致。 图 2.3.17 2 输入与非门仿真波形图 5．生成符号文件 通过波形仿真可以确定程序功能是否正确后，就可以把该程序生成符号文件，以 便在后面的程序中调用。具体操作是：打开“File”菜单，选择 Creat/Updata 菜单项，右 侧弹出子菜单再选择“Creat Symbol files for Current file”，把当前文件创建成符号文件。 状态窗口有进度信息显示。如图 2.3.18。 生成的符号文件可以通过打开原理图窗口调入，进行验证，如图 2.3.19 为生成的 2 输入与非门模块。 图 2.3.18 将当前文件创建成符号 2.3.19 原理图文件中调用符号 6．编程下载 器件编程就是编译和波形仿真正确后，QuartusII 将生成的如.pof 和.sof 等编程数 据文件，通过下载电缆载到预先选择的 FPGA 芯片中。下载成功后，FPGA 芯片就会 执行设计文件描述的功能。 器件编程步骤：编程硬件连接、编程文件的产生、运行编程操作。器件编程操作 成功后，查看 FPGA 功能与设计文件描述的功能是否一致。 （1） 编程硬件连接 在进行编程操作之前，首先将下载电缆的一端与 PC 机对应的端口进行相连，下 载电缆的另一端与编程器件相连，下载电缆连接好后才能进行编程器的操作。编程电
缆不同，与PC机连接的端口就不同。我们的EDA实验室采用的是ByteBlaster下载电 缆，将ByteBlaster电缆一端插入计算机并行口，另一端l0针阴极头插入BTGY-EDA 实验箱的阳极头插座，接通电源。 (2)指定目标器件 如果在建立项目时，没有指定目标器件，可以在Settings对话框Cagegory栏目下 选择Device项，出现如图2.3.21所示界面，指定设计项目使用的目标器件。 m 图2.3.21指定目标器件对话框 在Family下拉列表中选择器件系列：此处选择FLEX10K: 在Available Device区选择具体的目标器件，选择EPF1OK2ORC208-4: 在Show in'Available devices'list中可以选择封装形式、引脚数和速度级别。 (3)管脚分配 选择菜单Assignments\Pins,出现Assignment Editor对话框知图2.3.22所示。由于 设计项目已经进行过编译，因此在节点列表区会自动列出所有信号的名称，在需要锁 定的节点名处，双击引脚锁定区Location,在列出的引脚号中进行选择。例如，选择 节点信号，锁定在75号引脚上。重复此过程，逐个进行引脚锁定 ALTERA 13
13 缆不同，与 PC 机连接的端口就不同。我们的 EDA 实验室采用的是 ByteBlaster 下载电 缆，将 ByteBlaster 电缆一端插入计算机并行口，另一端 10 针阴极头插入 BTGY-EDA 实验箱的阳极头插座，接通电源。 （2）指定目标器件 如果在建立项目时，没有指定目标器件，可以在 Settings 对话框 Cagegory 栏目下 选择 Device 项，出现如图 2.3.21 所示界面，指定设计项目使用的目标器件。 图 2.3.21 指定目标器件对话框 在 Family 下拉列表中选择器件系列；此处选择 FLEX10K； 在 Available Device 区选择具体的目标器件，选择 EPF10K20RC208-4； 在 Show in‘Available devices’ list 中可以选择封装形式、引脚数和速度级别。 （3）管脚分配 选择菜单 Assignments\Pins，出现 Assignment Editor 对话框如图 2.3.22 所示。由于 设计项目已经进行过编译，因此在节点列表区会自动列出所有信号的名称，在需要锁 定的节点名处，双击引脚锁定区 Location，在列出的引脚号中进行选择。例如，选择 a 节点信号，锁定在 75 号引脚上。重复此过程，逐个进行引脚锁定
图2.322管脚分配 使用BTGY-EDA实验箱，根据EDA实验箱的资源情况，输入a,b分配给数据开 关，输出s分配给LED灯。管脚分配如表2.3.1所示： 表231 nand2ab1的管分配 信号名 对应器件名 物理引脚号 a(输入) S1(数据开关) 75 b(输入) S2(数据开关) 74 s(输出) L17(LED灯) 88 选择了器件和分配了管脚后 定要重新运行编译器方能使之生效。 重新编译后的逻辑电路图上出现己分配的管脚号。可作时序仿真再次观察仿真结 果正确与否，然后进行下一步，即器件编程1配置。 (4)编程操作 选择菜单Tools\Programmer或点击工具栏中编程快捷按钮，打开编程窗口如图 2.3.23所示。读者需要根据自己的实验设备情况，进行器件编程的设置。 Smdation Reoot-Simulation Wave eam1.cd Hadwale Selu 0 1选择下载电缆 5进度表显示 图23.23编程下载窗口 硬件选择ByteBlaster下载电缆： 配置模式Mode设置：JTAG模式： 单击Add File.添加配置文件。 单击编程按钮Stat,开始对器件进行编程。编程过程中进度表显示下载进程，信 息窗口显示下载过程中的警告和错误信息。 器件编程结束后，在实验设备上实际查看FPGA芯片作为2输入与非门的工作情 况，验证实验的正确性。 14
14 图 2.3.22 管脚分配 使用 BTGY-EDA 实验箱，根据 EDA 实验箱的资源情况，输入 a，b 分配给数据开 关，输出 s 分配给 LED 灯。管脚分配如表 2.3.1 所示： 表 2.3.1 nand2_lab1 的管脚分配 信号名 对应器件名 物理引脚号 a（输入） S1（数据开关） 75 b（输入） S2（数据开关） 74 s（输出） L17（LED 灯） 88 选择了器件和分配了管脚后，一定要重新运行编译器方能使之生效。 重新编译后的逻辑电路图上出现已分配的管脚号。可作时序仿真再次观察仿真结 果正确与否，然后进行下一步，即器件编程 \ 配置。 （4） 编程操作 选择菜单 Tools\Programmer 或点击工具栏中编程快捷按钮，打开编程窗口如图 2.3.23 所示。读者需要根据自己的实验设备情况，进行器件编程的设置。 图 2.3.23 编程下载窗口 硬件选择 ByteBlaster 下载电缆； 配置模式 Mode 设置：JTAG 模式； 单击 Add File.添加配置文件。 单击编程按钮 Start，开始对器件进行编程。编程过程中进度表显示下载进程，信 息窗口显示下载过程中的警告和错误信息。 器件编程结束后，在实验设备上实际查看 FPGA 芯片作为 2 输入与非门的工作情 况，验证实验的正确性。 3添加配置文 件 4编程按钮 1选择下载电缆 ByteBlaste 0编程按 钮 2选择配置模 式 5进度表显示 下载进程
2.4原理图输入设计方法 原理图是设计人员最为熟悉的电路描述方法，QuartuslI提供了图形编辑器，通过 图形编辑器可以编辑图形和图表模块，画出熟悉的原理图，产生原理图文件(bd)。 原理图文件产生后，仍然需要进行设计编译处理、波形仿真、器件编程，这些操 作与前面介绍的过程基本相同。 为简化原理图的设计过程，QuartuslI建立了常用的符号库，在库中提供了各种逻 辑功能的符号，包括宏功能(Macrofunction)符号和图元(Primitive)等，供设计人 员直接调用。 现通过24进制计数器为例说明原理图输入的设计过程。 例：使用74160（十进制计数器）设计一个模为24的8421BCD码计数器，设计 放d:\text目录下，文件名为count24。 (假设已在d盘创建了text目录。) 2.4.1创律工程文件 利用QuartuslI软件创建工程向导(New Project Wizard)创建一个新工程。 选择工程目录为d:\text”,项目名称为count2.4,其余同上节nand2labl的设计。 2.4.2输入原理图文件 1.建立原理图文件 选择菜单File\New.,在出现的对话框中选择Design Files\Block Diagram\Schematic File,则打开图形编辑器，出现空白的原理图文件，如图24.l所示。 图2.4.1 Quartus原理图编辑器窗口 原理图编辑器窗口左侧和上方有若干工具条按钮，当把鼠标移工具条某个按钮 上，在窗口的下面可看到该工具按钮的功能提示，使用工具条按钮，可方便软件的操 作。 2.编辑原理图文件 编辑逻辑电路图的主要工作有：调用元器件、连接元器件、定义输入输出等。 (1)使用模块符号库调用元器件 在图形编辑器窗口下，选择菜单EditVnsert Symbol.或点击工具栏中模块符号图 15
15 2.4 原理图输入设计方法 原理图是设计人员最为熟悉的电路描述方法，QuartusII 提供了图形编辑器，通过 图形编辑器可以编辑图形和图表模块，画出熟悉的原理图，产生原理图文件（.bdf）。 原理图文件产生后，仍然需要进行设计编译处理、波形仿真、器件编程，这些操 作与前面介绍的过程基本相同。 为简化原理图的设计过程，QuartusII 建立了常用的符号库，在库中提供了各种逻 辑功能的符号，包括宏功能（Macrofunction）符号和图元（Primitive）等，供设计人 员直接调用。 现通过 24 进制计数器为例说明原理图输入的设计过程。 例：使用 74160（十进制计数器）设计一个模为 24 的 8421BCD 码计数器，设计 放 d:\ text 目录下，文件名为 count24 。 （假设已在 d 盘创建了 text 目录。） 2.4.1 创建工程文件 利用 QuartusII 软件创建工程向导（New Project Wizard）创建一个新工程。 选择工程目录为“d:\ text”，项目名称为 count24，其余同上节 nand2_lab1 的设计。 2.4.2 输入原理图文件 1. 建立原理图文件 选择菜单 File\New. ， 在 出 现 的 对 话 框 中 选 择 Design Files\Block Diagram\Schematic File，则打开图形编辑器，出现空白的原理图文件，如图 2.4.1 所示。 图 2.4.1 QuartusII 原理图编辑器窗口 原理图编辑器窗口左侧和上方有若干工具条按钮，当把鼠标移工具条某个按钮 上，在窗口的下面可看到该工具按钮的功能提示，使用工具条按钮，可方便软件的操 作。 2. 编辑原理图文件 编辑逻辑电路图的主要工作有：调用元器件、连接元器件、定义输入输出等。 （1）使用模块符号库调用元器件 在图形编辑器窗口下，选择菜单 Edit\Insert Symbol.或点击工具栏中模块符号图
标，也可以直接在编辑器空白处双击鼠标左键，出现Symbol对话框。在对话框下， 可以选择各种逻辑电路符号，方便绘制原理图时使用。 双击others库名，则在Symbol Files区显示该库中的所有符号，移动滚动条，找 到74160后将其选中，或在name文字框中键入74160，单击OK按钮，在图形编辑器 中点击鼠标左键，插入模块符号74160，将它放在合适的位置。如图2.4.2。 图2.42选择符号对话框 双击的primitves库名，在Symbol Files区找到nand2后将其选中，单击OK,这 时窗口出现nand2的符号，将它放在合适的位置，也可以调用自己在上一节创建的模 块符号nand2labl:同方法调用Vcc、gnd等符号。 在调用符号时，如果已经知道符号名，也可直接在Name文字框中键入符号名， 单击OK即可。 Symbol对话框左下角的三个复选框表示输入符号的不同方式：连续输入符号 (Repeat-insert Mode、以图表模块形式输入符号(Insert Symbol As Block)入打开宏模 块导航MegaWizard Plug-In Manager(Launch MegaWizard Plug-.ln). QuartusII己经预先存放了设计中常用的电路模块符号，在进行原理图设计输入时 可以随时调用。QuartusII在安装目录c:\Altera/8O/quartus/Mlibraries/下，设有三个子目录 分别存放了三个库。 (I)megafunctions(宏功能模块) 宏功能模块是参数化的模块，模块的各个参数由设计者为满足设计要求自行定 制，只要修改模块参数，就可以得到满足需要的特定模块。宏功能模块设有：算术运 算模块arithmetic、.门单元模块gates、/O模块IO和存储器模块storage (Ⅱ)others(其它模快) 这是一个与maxplux2兼容的模块库，包含4系列的器件符号和各种组合电路模 块符号，在模块编辑器中可以查看符号内部的电路结构。例如，输入二选一数据选择 器符号21mux,在模块编辑器中双击该符号，就会出现21mux的内部电路结构和说明。 (I)primitves(图元) 图元主要包括以下几种功能模块：buffer(缓冲器)、logic(基本逻辑符号)、pin (引脚符号)、storage(触发器)和other(其它功能模块)。其中最重要的就是pin目 录下的输入引脚iput和输出引脚output,这两个引脚是任何原理图文件都要用到的引 脚符号。 6
16 标，也可以直接在编辑器空白处双击鼠标左键，出现 Symbol 对话框。在对话框下， 可以选择各种逻辑电路符号，方便绘制原理图时使用。 双击 others 库名，则在 Symbol Files 区显示该库中的所有符号，移动滚动条，找 到 74160 后将其选中，或在 name 文字框中键入 74160，单击 OK 按钮，在图形编辑器 中点击鼠标左键，插入模块符号 74160，将它放在合适的位置。如图 2.4.2。 图 2.4.2 选择符号对话框 双击的 primitves 库名，在 Symbol Files 区找到 nand2 后将其选中，单击 OK，这 时窗口出现 nand2 的符号，将它放在合适的位置，也可以调用自己在上一节创建的模 块符号 nand2_lab1；同方法调用 Vcc、gnd 等符号。 在调用符号时，如果已经知道符号名，也可直接在 Name 文字框中键入符号名， 单击 OK 即可。 Symbol 对话框左下角的三个复选框表示输入符号的不同方式：连续输入符号 （Repeat-insert Mode）、以图表模块形式输入符号（Insert Symbol As Block）、打开宏模 块导航 MegaWizard Plug-In Manager（Launch MegaWizard Plug-In）。 QuartusII 已经预先存放了设计中常用的电路模块符号，在进行原理图设计输入时 可以随时调用。QuartusII 在安装目录 c:\Altera/80/quartus/libraries/下，设有三个子目录 分别存放了三个库。 （I）megafunctions（宏功能模块） 宏功能模块是参数化的模块，模块的各个参数由设计者为满足设计要求自行定 制，只要修改模块参数，就可以得到满足需要的特定模块。宏功能模块设有：算术运 算模块 arithmetic、门单元模块 gates、I/O 模块 IO 和存储器模块 storage。 （II）others（其它模块） 这是一个与 maxplux2 兼容的模块库，包含 74 系列的器件符号和各种组合电路模 块符号，在模块编辑器中可以查看符号内部的电路结构。例如，输入二选一数据选择 器符号 21mux，在模块编辑器中双击该符号，就会出现 21mux 的内部电路结构和说明。 （III）primitves（图元） 图元主要包括以下几种功能模块：buffer（缓冲器）、logic（基本逻辑符号）、pin （引脚符号）、storage（触发器）和 other（其它功能模块）。其中最重要的就是 pin 目 录下的输入引脚 input 和输出引脚 output，这两个引脚是任何原理图文件都要用到的引 脚符号