Quartus II 软件和 DE2-115 开发板使用入门

Posted 2021-09-19 小天才才

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。