FPGA设计基础与QUARTUS_II教程解析

"FPGA设计及QUARTUS_II教程.pdf" 这篇教程主要涵盖了FPGA设计的基础知识以及如何使用ALTERA公司的QUARTUS_II软件进行设计。FPGA（Field-Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，是一种可重构的半导体设备，允许用户根据需求自定义其内部逻辑。教程的作者是来自西安交通大学SOC设计中心的沈云红。 首先，教程简述了集成电路（IC）设计的基本概述，提到了摩尔定律，即集成电路的集成度大约每18个月翻一番。推动IC发展的关键因素包括晶圆尺寸的增大、设计方法的改进、设计工具的变革以及器件尺寸的不断缩小。IC的发展方向主要集中在开发超高速、超高集成度的电路，以及利用成熟的工艺技术发展专用集成电路（ASIC）。 在IC设计要求部分，教程强调了设计时间、设计正确性、设计成本、产品性能和可测性设计的重要性。设计时间直接影响成本和市场竞争，而设计的正确性一旦在制造后发现问题，将导致巨大的经济损失。设计成本不仅包括设计费用，还涉及生产成本，通过优化芯片面积来降低成本是常见的策略。产品性能通常由所选择的器件结构和电路形式决定，而在深亚微米工艺中，布局布线对性能的影响尤为显著。最后，可测性设计是确保产品质量的关键，尽管会占用一定芯片面积，但能有效发现设计和工艺问题，减少测试时间和费用。 接着，教程转向FPGA设计流程，这通常包括需求分析、逻辑设计、硬件描述语言（HDL）编码、逻辑综合、时序分析、布局布线、仿真验证、配置文件生成以及最终的硬件测试。QUARTUS_II作为一款强大的FPGA设计工具，提供了从设计输入到硬件实现的全套解决方案，包括支持VHDL和Verilog HDL，能够完成逻辑综合、时序优化、资源分配等功能，帮助工程师高效地完成FPGA项目。 在QUARTUS_II使用简介中，读者可以期待学习如何创建工程、编写和导入HDL代码、设置约束条件、运行编译流程、查看时序报告和逻辑资源占用，以及如何进行功能仿真和硬件调试等。 这份教程是学习FPGA设计和QUARTUS_II工具的理想资源，适合电子工程学生和初入行业的工程师，通过深入理解和实践，他们可以掌握FPGA设计的基本步骤和技术。