Quartus Prime vhdl

时间: 2023-11-13 11:58:38 浏览: 88

vhdl与quartus

### VHDL与Quartus II：关键知识点解析 #### 一、VHDL简介 **1.1 VHDL的特点** - **直接描述行为**: VHDL允许设计者直接描述电路的行为特性，无需关注底层的具体实现细节。这使得设计过程更加高效快捷。 - **工艺无关性**: 设计者可以专注于逻辑功能的实现，而无需关心特定工艺所带来的限制或优化问题。EDA工具会根据所选工艺自动调整电路结构。 - **良好的可读性和可移植性**: VHDL源代码具有良好的可读性，便于团队之间的协作交流；同时，设计结果具有很高的可移植性，可以轻松地在不同工具和平台上复用。 **1.2 VHDL的设计流程** - **行为级/RTL级描述**: 使用VHDL描述电路的行为特征或寄存器传输级(RTL)逻辑。 - **综合、布局布线**: EDA工具根据CPLD/FPGA的工艺特性，对VHDL代码进行综合，生成电路网表，并完成布局布线。 - **仿真**: 对生成的电路模型进行功能仿真和时序仿真，确保设计符合预期功能。 - **下载验证**: 将最终的设计下载到目标硬件上进行实际验证。 **1.3 VHDL的基本语法** - **1.3.1 VHDL程序的结构** - **库定义**: 引入所需的库资源，例如`IEEE`库。 - **实体定义**: 定义组件的外部接口，包括输入输出端口及其类型。 - **结构体定义**: 描述组件内部逻辑实现，可以采用行为描述、数据流描述或结构描述等方式。 - **信号定义**: 定义内部信号，用于组件内部的数据传递。 - **进程**: 实现时间敏感的操作，如时钟控制等。 - **1.3.2 数据类型** - `STD_LOGIC`: 二进制逻辑类型，常用于输入输出端口。 - `INTEGER`: 整数类型，用于计算和控制。 - `BIT_VECTOR`: 位向量类型，用于表示二进制数据。 - **1.3.3 数据操作** - 布尔运算、算术运算等基本操作。 - 位操作，如左移右移、按位与或非等。 - **1.3.4 并行赋值语句** - `<=`: 条件赋值，通常用于信号赋值。 - `=`: 立即赋值，用于变量赋值。 - **1.3.5 进程语句** - `PROCESS`: 控制并发执行的单元，可以包含敏感信号列表。 - **1.3.6 元件例化** - `ENTITY`: 实体引用，用于实例化预先定义好的组件。 - **1.3.7 注释** - `--`: 单行注释。 - `/* */`: 多行注释。 **1.4 结构体描述的三种方法** - **1.4.1 行为描述法设计举例** - 直接描述组件的行为，不涉及内部结构细节。 - 适用于简单的逻辑门和组合逻辑电路。 - **1.4.2 数据流描述法设计举例** - 通过描述数据流来实现组件逻辑。 - 适合于复杂的组合逻辑电路。 - **1.4.3 结构描述法设计举例** - 使用元件例化来构建复杂的电路。 - 适用于复杂的系统级设计。 **1.5 VHDL的电路设计举例** - **1.5.1 组合逻辑电路** - 使用基本逻辑门如AND、OR、NOT等构建。 - 示例：半加器、全加器等。 - **1.5.2 触发器（D触发器）** - 实现数据的存储功能。 - 示例：使用进程和敏感信号列表实现D触发器。 - **1.5.3 分频器电路** - 通过计数器和模运算实现频率分频。 - 示例：基于计数器的分频器设计。 - **1.5.4 锁存器（Latch）** - 类似于触发器，但没有明确的时钟边沿控制。 - 示例：使用信号和赋值语句实现简单锁存器。 - **1.5.5 RAM/ROM的设计** - 使用数组类型定义存储单元。 - 示例：基于进程和条件赋值实现简单RAM。 - **1.6 状态机设计** - **1.6.1 概述** - 状态机是一种常见的数字系统建模方式。 - 适用于需要状态转换控制的应用场景。 - **1.6.2 程序举例** - 通过定义状态变量和状态转移逻辑来实现状态机。 - 示例：简单的有限状态机(FSM)设计。 #### 二、Quartus II的使用 **2.1 Quartus II概述** - **设计的主要环节** - **编辑**: 创建VHDL或原理图设计文件。 - **编译**: 将设计文件综合成电路网表。 - **仿真**: 验证设计的功能和时序。 - **配置**: 设置下载到硬件的目标器件。 - **编程**: 将设计下载到硬件设备。 - **Quartus II的主界面** - 提供图形用户界面，方便设计者进行各种操作。 **2.2 Quartus II的VHDL输入设计流程** - **2.2.1 新建工程** - 创建新的项目文件夹，管理所有设计文件和编译结果。 - **2.2.2 新建VHDL设计文件** - 编写VHDL代码，描述电路行为或结构。 - 保存文件至项目文件夹。 - **2.2.3 功能仿真** - 通过测试向量验证设计的功能是否正确。 - **2.2.4 编译前的一些设置及全编译** - 设置编译选项，如优化等级等。 - 执行全编译以生成电路网表。 - **2.2.5 时序仿真** - 在考虑时延的情况下，验证电路时序是否满足要求。 - **2.2.6 引脚锁定和下载** - 指定电路在目标器件上的物理引脚位置。 - 将设计下载到硬件设备进行验证。 **2.3 Quartus II的原理图输入设计流程** - **2.3.1 新建工程和生成元件符号** - 创建新工程，并生成所需的元件符号。 - **2.3.2 新建原理图设计文件** - 使用图形编辑器绘制电路图。 - **2.3.3 全编译和时序仿真** - 同VHDL输入设计流程。通过以上详细介绍,VHDL与Quartus II相结合,不仅可以高效地实现复杂电路的设计与验证,还能大大提高设计的准确性和可靠性。无论是对于初学者还是专业设计人员来说,掌握这些基础知识都是非常重要的。

Quartus Prime是一款可编程逻辑器件设计软件，支持HDL设计的分析和综合，使开发人员能够编译他们的设计、执行时序分析、检查RTL图、模拟设计对不同激励的反应，并使用编程器配置目标器件。其中，VHDL是一种硬件描述语言，也是Quartus Prime支持的一种实现方式。在VHDL设计中，基本结构按照顺序分别是库的引用、实体声明、结构体声明、结构的定义。除此之外，VHDL程序中的注释应该以“--”开头。在Quartus Prime中，用户可以使用VHDL语言编写源代码，并通过软件进行编译和仿真，最终将设计下载到目标器件中。

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