實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書-一位全加器原理圖輸入設(shè)計(jì).

1、實(shí)驗(yàn)一：一位全加器原理圖輸入設(shè)計(jì)1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?) 熟悉Qualtus II工具軟件設(shè)計(jì)的基本流程；2) 掌握原理圖設(shè)計(jì)輸入與仿真的基本方法。2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1) PC機(jī)、WINDOWS XP SP3；2) Quartus II 9.1；3) 友晶DE2開發(fā)板。3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1) 熟悉Quartus II 9.1的原理圖輸入設(shè)計(jì)方法；2) 熟悉DE2開發(fā)板；3) 一位加法器設(shè)計(jì)。4 實(shí)驗(yàn)步驟1) 建立工作庫文件夾和編輯設(shè)計(jì)文件：首先建立工作庫目錄（如d:LabLab1H_add），以便存儲(chǔ)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件。任何一項(xiàng)設(shè)計(jì)都是一項(xiàng)工程（Project），必須為此工程建立一個(gè)放置與此工程相關(guān)信息的文件夾，此

2、文件夾被默認(rèn)為工作庫（Work Library）。一個(gè)目錄Qualtus II只允許有一個(gè)工程，同一工程的所有文件都必須放在同一目錄中。 打開編輯窗口打開Quartus II，選擇菜單FileNew命令。在彈出的New對(duì)話框中選擇Design Files的Block Diagram/Schematic File，如下圖所示： 放置元件在原理圖編輯窗中的任何空白處雙擊鼠標(biāo)左鍵，跳出Symbol選擇窗（或單擊右鍵選擇InsertSymbol），出現(xiàn)元件選擇對(duì)話框，如下圖所示：元件選擇對(duì)話框中Libraries:的路徑c:/altera/90/quartus/libraries/primitives

3、下為基本邏輯元件庫，雙擊選擇你需要的元件（如二與門）；或者在Name:中直接輸入元件名稱（AND2），單擊OK按鈕。你需要的元件會(huì)出現(xiàn)在原理圖邏輯窗中。為了設(shè)計(jì)半加器，分別調(diào)入元件AND2、NOT、XNOR2、INPUT和OUTPUT。如果安放相同元件，只要按住Ctrl鍵，同時(shí)用鼠標(biāo)拖動(dòng)該元件。 添加連線，引腳命名把鼠標(biāo)移到引腳附近，則鼠標(biāo)自動(dòng)由箭頭變?yōu)槭?，按住鼠?biāo)左鍵拖動(dòng)，即可畫出連線。雙擊INPUT和OUTPUT的PIN-NAME，使其變成黑色，再輸入各引腳名：ain、bin、co和so。 保存原理圖單擊FileSave As按鈕，出現(xiàn)保存選擇窗口，選擇自己的目錄（如c:LabLab1H

4、_add），以合適名稱保存原理圖，其擴(kuò)展名為.bdf，本處取名為H_add.bdf，如下圖所示：2) 利用向?qū)гO(shè)置工程； 設(shè)置工程選擇菜單FileNew Project Wizard命令，即彈出“工程設(shè)置”對(duì)話框，如下圖所示：第一行的D:LabLab1H_add表示工程所在的工程庫文件夾；第二行的H_add表示工程名，工程名也可直接用頂層文件的實(shí)體名，在此就是按這種方式命名；第三行是當(dāng)前工程頂層文件的實(shí)體名，這里為H_add。也可以單擊此對(duì)話框右側(cè)的“”選擇或直接輸入。 加入設(shè)計(jì)文件單擊Next>按鈕，在彈出的對(duì)話框中單擊File name:欄的“”，選擇與工程相關(guān)的文件，單擊Add按鈕

5、進(jìn)入此工程，即得到如下圖所示情況： 選擇目標(biāo)芯片單擊Next>按鈕，選擇目標(biāo)芯片。首先在Device Family欄選擇芯片系列，在此選Cyclone II系列。再在Available devices:中選擇此系列中的具體芯片，此處為EP2C35F672C6，如下圖所示： 選擇仿真器和綜合器類型單擊Next>按鈕，這時(shí)彈出的對(duì)話框是選擇仿真器和綜合器類型，NONE為默認(rèn)項(xiàng)，表示選擇Quartus II自帶的仿真器和綜合器。在此都選擇NONE。 完成設(shè)置單擊Next>按鈕，即彈出“工程設(shè)置統(tǒng)計(jì)”對(duì)話框，列出了此項(xiàng)工程相關(guān)設(shè)置情況。最好單擊Finish按鈕，完成設(shè)置，并出現(xiàn)H_a

6、dd的工程管理窗，顯示本項(xiàng)工程項(xiàng)目的層次結(jié)構(gòu)和各層次的實(shí)體名。Quartus II將工程信息存儲(chǔ)在工程配置文件中（.qsf）。它包括設(shè)計(jì)文件、波形文件、SignalTap II文件、內(nèi)存初始化文件，以及構(gòu)成工程的編譯器、仿真器的軟件構(gòu)建設(shè)置等有關(guān)Quartus II工程的所有信息，如下圖所示：完成設(shè)置后可以看到窗口左上角顯示出所設(shè)文件工程路徑的變化，如下圖所示：3) 全程編譯：Quartus II編譯器是由一系列處理模塊構(gòu)成的，其功能包括網(wǎng)表文件的提取、設(shè)計(jì)文件的排錯(cuò)、邏輯綜合、邏輯分配、適配（結(jié)構(gòu)綜合）、時(shí)序仿真文件提取和編程文件裝配，以及基于目標(biāo)器件的工程時(shí)序分析等。在編譯前，設(shè)計(jì)者可通過

7、各種不同的設(shè)置，指導(dǎo)編譯器使用各種不同的綜合和適配技術(shù)（如時(shí)序驅(qū)動(dòng)技術(shù)等），以便提高設(shè)計(jì)項(xiàng)目的工作速度，優(yōu)化器件的資源利用率。而且在編譯過程中及編譯完成后，可以從編譯報(bào)告窗中獲得所有相關(guān)的詳細(xì)編譯結(jié)構(gòu)，以利于設(shè)計(jì)者及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案。單擊ProcessingStart Compilation，開始編譯。編譯過程中要注意工程管理窗口下方的Processing欄中的編譯信息。如果工程中的文件有錯(cuò)誤，啟動(dòng)編譯后在下方的Processing處理欄中會(huì)顯示出來，可雙擊錯(cuò)誤提示，即彈出對(duì)應(yīng)用深色標(biāo)記的相關(guān)錯(cuò)誤位置，在此進(jìn)行編譯直至排除所有錯(cuò)誤。注意，如果發(fā)現(xiàn)報(bào)出多條錯(cuò)誤信息，每次只要檢查和糾正最上面報(bào)出的錯(cuò)

8、誤，因?yàn)樵S多情況下，都是由于某一種錯(cuò)誤導(dǎo)致了多條錯(cuò)誤信息報(bào)告。如果編譯成功，可以見到如下圖所示的工程管理窗口的左上角顯示了工程H_add的層次結(jié)構(gòu)。單擊其中各項(xiàng)可以詳細(xì)了解編譯和分析結(jié)果。如單擊Flow Summary項(xiàng)，將在右欄顯示硬件耗用統(tǒng)計(jì)報(bào)告（當(dāng)前工程耗用了2個(gè)Les、0個(gè)內(nèi)部RAM位）等；單擊Timing Analyzer項(xiàng)的則能看到當(dāng)前工程所有相關(guān)時(shí)序特性報(bào)告；單擊Fitter項(xiàng)的“+”號(hào)，則能看到當(dāng)前工程所有相關(guān)硬件特性適配報(bào)告。4) 包裝元件入庫；編譯通過后，單擊FileCreate/updateCreate Symbol File for Current File，當(dāng)前文件變

9、成了一個(gè)包裝好的自己的單一元件（半加器：H_add.bsf），并被放置在工程路徑制定的目錄中以備后用。5) 用兩個(gè)半加器及一個(gè)或門構(gòu)成一位全加器：我們將前四個(gè)步驟的工作看成是完成了一個(gè)底層元件，并被包裝入庫。接下來我們利用自己設(shè)計(jì)好的兩個(gè)半加器及一個(gè)或門來構(gòu)成一位全加器。完成原理圖輸入、連線、引腳命名、器件選擇、保存、項(xiàng)目設(shè)置、編譯等過程，完成頂層項(xiàng)目全加器的設(shè)計(jì)，如下圖所示。新建文件夾D:LabLab1add，重復(fù)上述步驟工作。編譯完成全加器add頂層文件的設(shè)計(jì)。放置元件半加器時(shí)，單擊Symbol中Name：后的圖標(biāo)，選擇路徑D:LabLab1H_add下的H_add.bsf，如下圖所示：6

10、) 仿真，測(cè)試項(xiàng)目的正確性并觀察分析波形； 建立波形文件并保存在編譯通過的情況下，選擇FileNew，在New對(duì)話框中，選擇Verification/Debugging Files中的Vector Waveform File項(xiàng)，打開波形編輯窗。單擊FileSave As，單擊“保存（S）”。由于存盤窗中的波形文件名是默認(rèn)的，所以存盤即可，如圖所示： 設(shè)置仿真參數(shù)選擇菜單AssignmentSettings，在Settings對(duì)話框下選擇Simulation Settings，可以進(jìn)行如仿真激勵(lì)文件、毛刺檢測(cè)寬度、功耗統(tǒng)計(jì)、輸出等詳細(xì)設(shè)置，如下圖所示，一般情況下采用默認(rèn)值。設(shè)定仿真時(shí)間長(zhǎng)度。選擇

11、EditEnd Time命令，在End Time選擇窗中選擇適當(dāng)?shù)姆抡鏁r(shí)間域（如10us），單擊OK按鈕，如下圖所示： 加上節(jié)點(diǎn)信號(hào)單擊EditInsertInsert Node or Bus，彈出的Insert Node or Bus對(duì)話框，如下圖所示：?jiǎn)螕鬘ode Finder圖標(biāo)，彈出Node Finder窗口，如下圖所示。首先在Filter：中選擇Pins:all（默認(rèn)項(xiàng)），單擊右上方的List鍵，這是左下Nodes Found對(duì)話框中將列出該項(xiàng)設(shè)計(jì)的所有端口引腳名。選擇欲觀察信號(hào)節(jié)點(diǎn)ain、bin、cin、cout和sum，用中間的“”將需要觀察的節(jié)點(diǎn)選到右欄中，然后單擊OK按鈕?；?/p>

12、到Insert Node or Bus對(duì)話框，在單擊OK按鈕。 編輯輸入信號(hào)波形單擊圖中Selection Tool，選擇右邊信號(hào)區(qū)域，分別設(shè)置ain、bin和cin的電平，可以采用拖動(dòng)的方式改變節(jié)點(diǎn)順序。設(shè)置好的激勵(lì)信號(hào)波形如下圖所示。 運(yùn)行仿真器并分析單擊ProcessingStart Simulation，開始仿真，知道出現(xiàn)Simulation was successful，仿真結(jié)束。反震波形報(bào)告文件Simulation Report通常會(huì)自動(dòng)彈出，下圖是仿真完成后的波形。注意Quartus II的仿真波形文件中，波形編輯文件（.vwf）與波形仿真報(bào)告文件（Simulation Repo

13、rt）是分開的。如果在運(yùn)行仿真后，沒有出現(xiàn)仿真報(bào)告文件界面，則可自己打開仿真波形報(bào)告，選擇菜單ProcessingSimulation Report命令，或則可以直接打開d:LabLab1adddbadd.sim.cvwf文件，查看仿真結(jié)果，如下圖所示。 時(shí)序分析為了精確測(cè)量add加法器的工作頻率，以及輸入與輸出波形間的延時(shí)量等，可打開時(shí)間分析器，選擇ToolsTimeQuest Timing Analyzer項(xiàng)，首先跳出如下圖所示對(duì)話框，問是否建立SDC文件。單擊是，出現(xiàn)如圖所示的時(shí)序分析器窗口：時(shí)序分析器起始界面中部的Getting Started簡(jiǎn)要介紹了其功能，分為報(bào)告欄、任務(wù)欄、觀察欄和控制臺(tái)四部分。由于沒有時(shí)鐘，因此這里沒法看到加法器的最高工作頻率Fmax。7) 下載及硬件測(cè)試 選擇目標(biāo)芯片（如在工程向?qū)е幸呀?jīng)設(shè)置，可以省略）單擊AssigmentsDevice，在Device Family欄選擇芯片系列：Cyclone II；再在Available devices:中選擇具體芯片：EP2C35F672C6。 參