"Quartus 2使用指南:从创建工程到硬件下载及仿真实践"
Quartus 2是一款由Altera公司开发的FPGA(Field-Programmable Gate Array)设计软件,广泛用于数字电路的设计、实现与调试。在计算机组成原理的实验中,Quartus 2是实现和验证逻辑电路功能的重要工具。以下是使用Quartus 2进行FPGA设计的基本步骤:
1. **新建工程**:在Quartus 2主界面上选择“File” -> “New Project Wizard”,按照提示输入工程路径、工程文件名和顶层实体名。例如,本实验中的顶层实体名为"fa",代表全加器。
2. **选择器件**:在项目设置中,选择合适的FPGA系列和具体型号,如ACEX1K系列的EP1K100QC208-3,这决定了你的设计将运行在哪种硬件平台上。
3. **新建VHDL源文件**:通过“File” -> “New” -> “VHDL Source”,创建新的VHDL代码文件,用于描述你的逻辑电路,例如全加器的设计。
4. **编辑源程序**:在VHDL源文件中编写电路描述,并保存。
5. **编译**:点击工具栏的红色箭头图标,启动编译过程。编译完成后,四个进度条会全部显示为蓝色,表示编译成功。
6. **分配管脚**:通过“Assignments” -> “Device” -> “Pin Planner”,将设计中的输入、输出端口与实验板上的实际I/O管脚进行映射,确保硬件接口的正确连接。
7. **重新编译**:分配管脚后,需要再次编译以确保所有改动生效。
8. **下载到硬件**:点击工具栏的“Programmer”按钮,配置下载设备(如LPT1或COM1),选中编译好的.sof文件,勾选“Program/Configure”,然后开始下载。下载过程中确保硬件连接无误,电源开启。
9. **实验验证**:下载完成后,通过实验箱的输入开关改变输入值,观察输出灯的逻辑变化,以此验证全加器的正确性。
此外,Quartus 2还提供了强大的仿真功能,帮助用户在硬件下载前预览和测试设计:
1. **新建仿真波形文件**:通过“Simulation” -> “New Waveform File”创建一个新的仿真文件。
2. **添加信号**:在波形文件中,利用NodeFinder查找并添加所需的信号,例如输入a, b, ci和输出s, co。
3. **设置信号值**:使用波形编辑器手动设置不同输入的组合值,如通过点击0或1改变a, b, ci的状态。
4. **保存仿真波形**:将设置好的波形保存为.vwf文件,以便于多次运行仿真。
通过以上步骤,可以完成从设计到验证的整个流程,这对于理解和掌握计算机组成原理,以及FPGA设计的基本技能至关重要。在实际操作中,应根据实验指导PDF文件提供的详细信息来调整输入输出的对应关系,确保实验的顺利进行。同时,不断实践和修改设计,有助于提高对硬件描述语言(如VHDL)和FPGA设计流程的熟练度。