Quartus II 软件和 DE2-115 开发板使用入门
文章目录
- 一、实验目的
- 二、实验任务及要求
- 三、实验原理与步骤
- 1、实验原理
- 2、实验步骤
- 3、源程序清单以及注释
- 四、实验结果与分析
一、实验目的
1、熟悉 Quartus II 开发环境,掌握原理图输入方式、文本输入方式和波形仿真;
2、熟练掌握在 Quartus II 环境中进行 FPGA 设计的流程;熟悉DE2-115开发板及其使用。
二、实验任务及要求
1、熟悉 Quartus II 开发环境,掌握原理图输入方式,在 Quartus II 中用原理图方式实现半加器,并用 Quartus II5.1 中的波形仿真。仿真成功后,生成半加器图形符号以供后续程序调用;
2、在 Quartus II 中用原理图方式实现全加器,要求调用任务一中的半加器来实现;
3.采用文本输入方式编写一个简单的程序,要求用 DE2-115 开发板上的 SW0 拨动开关控制 LED0 二极管的亮灭,当 SW0 拨到 1 的位置,LED0 亮,否则 LED0 灭。
4.采用文本输入方式编写一个简单的程序,要求用 DE2-115 开发板上的SW17 拨动开关控制 LEDR17 二极管的亮灭,当 SW17 拨到 1 的位置,LED17 亮,否则 LED17 灭。
5(选做).尝试采用 2 个拨动开关控制 4 个 LED 等的亮灭,要求:当输入00 时,LEDR0 亮;当输入为 01 时,LEDR1 亮;当输入为 10 时,LEDR2 亮;当输入为 11 时,LEDR3 亮;
三、实验原理与步骤
1、实验原理
EDA 的设计是从设计输入开始,然后进行综合、适配、仿真,最后生成编程文件并装入PLD中。首先以HDL文本或原理图形式输入,描述连接关系和芯片内部逻辑及引脚的接口。然后将原理图或HDL语言表达、描述的电路编译成由逻辑单元组成的电路结构网表。之后将综合生成的短路逻辑网表映射到具体的目标器件中实现。最后将生产成的文件下载到PLD器件中。仿真则是对设计电路功能的验证,在quartus II 中进行。
2、实验步骤
(1) 任务一
①在开始菜单中打开 quartusII5.1 软件。
②在 D 盘新建一个名为 sy11 的文件夹。
③新建一个工程:在 quartusII5.1 软件中,单击 File 菜单,选择 New Project Wizard 菜单项,单击 next,出现如下对话框,选择工程所在文件夹并输 入工程名后单击 finish。
④新建文件:在 quartusII5.1 软件中,单击 File 菜单,选择 New 菜单项,弹出如下的窗口,选择 Block Diagram/Schematic File(原理图输入方式)后单击 ok 按钮。
⑤在画布上画出电路图
⑥保存文件,文件名保存为 sy11.bdf
⑦将当前文件设置为 top-level entity:首先在 project navigator 窗口单击 Files 按钮,然后单击 Device Design Files 前的加号+。
⑧编译,单击工具栏的编译按钮
⑨编译成功后,仿真:一,首先,建立仿真波形文件,在 quartusII5.1 软件 File 菜单中单击 new,弹出下图所示的对话框,选择第一行的 other files 选项 卡,然后选择 vector waveform file 选项,单击 ok 按钮。
⑩仿真成功后,将半加器设置成可调用的元件,供其它程序调用。
(2) 任务二
①在 D 盘新建一个文件夹,命名为 sy12。
②新建一个工程,工程路径为 D:/sy12,工程名为 sy12。将任务一的文件夹 sy11中的sy11.bdf和sy11.bsf两个文件拷贝一份到当前工程所在文件夹sy12中。
③新建一个原理图文件,按照任务一的方法和步骤在画布中画出全加器的原理图。
④画好原理图(全加器的原理图请见教材 P64 的图 3.25)后,编译,仿真。仿真具体过程参见任务一的步骤。该实验完成后直接关掉 quartusII5.1 软件。
(3) 任务三
①在开始菜单中打开 quartusII10.0 软件。
②在 D 盘新建一个文件夹,命名为 sy13。
③在 quartusII10.0 软件中新建一个工程,工程名为 sy13;
器件选择如下图所示。选好器件后直接点 finish。若在选器件之前不小心点了 finish 也没关系,可单击 Assignments 菜单栏中的 Device 选项打开器件选择窗口进行器件选择。也可在工程管理窗口的器件上点击右键,选择Device 选项设置。
④新建一个文本文件,注意,以后的 实验都是用文本输入方式,都是选择“VerilogHDL File”选项。选好后单击 ok 按钮。
⑤ 输入程序。并进行管脚分配,分配管脚需要参考文件“DE2-115 中文说明书”第四章的内容,用到哪个连接到 FPGA 上的元件,就要看该元件的说明,比如用到拨动开关 sw0 和 LEDR0,则需要参考 de2-115 第四章的4.2节(使用拨动开关)和第 4.3 节(使用 LED),具体管脚分配方法请参考 1415 本实验指导最前面开篇部分介绍的管脚分配方法,选择其中一种方法来分配管脚即可。
⑥保存文件,注意:文件名一定要和模块名一模一样(可把模块名复制一下,然后在保存的时候粘贴)。
⑦编译。
⑧编译成功后,下载程序。下载之前需要把 de2-115 开发板和电脑连起来,并安装 de2-115 的驱动,具体方法请参见该指导书的前言第 0.3.1 节的usb-blaster 驱动安装方法。
⑨下载程序。单击 Tools 菜单,选择 Programmer 选项,打开 Programmer 对 话框,在 Programmer 对话框中点击 hardware setup,点击 hardware setup 对话框中的 currently selected hardware 选项后的 no hardware 下拉菜单,选usb-blaster[USB-0],若没看到usb-blaster[USB-0]选项,重新点击hardware setup 进行选择(usb-blaster 驱动装好后有延时,需要耐心选择)硬件选择
好后 hardware setup 后面的那个框显示的是usb-blaster[USB-0],而不是 no hardware。最后单击 Programmer 对话框中的 start 按钮进行程序下载。
⑩在线测试。程序下载到开发板后观察程序运行结果是否与预期的一样,若不一样则需要修改程序。
(4) 任务四
采用文本输入方式编写一个简单的程序,要求用 DE2-115 开发板上的SW17 拨动开关控制 LEDR17 二极管的亮灭,当 SW17 拨到 1 的位置,LED17亮,否则 LED17 灭。
(5) 任务五(选做)
尝试采用 2 个拨动开关控制 4 个 LED 等的亮灭,要求:当输入
00 时,LEDR0 亮;当输入为 01 时,LEDR1 亮;当输入为 10 时,LEDR2 亮;当输入为 11 时,LEDR3 亮;
3、源程序清单以及注释
任务四
任务五
四、实验结果与分析
1、仿真波形要截图、de2-115开发板上的实验结果要拍照
任务一
任务二
2、仿真波形分析及对de2-115开发板上的实验结果分析
由于是第一次进行eda实验,还无法快速适应将课本上的理论知识与实验进行结合,所以对如何使用器材以及操作步骤不是很熟练,打代码也时不时寻求老师的帮助。通过这一次实验,让我基本了解了器材的使用以及QuartusII软件的使用,希望自己下一次可以更好地去掌握并使用FGPA/SoC 实验箱和QuartusII软件。
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