Quartus II EDA设计编译教程：从设置到分析

"设计编译-EDA设计之第一章" 在电子设计自动化（EDA）领域，设计编译是将数字系统设计转化为硬件实现的关键步骤。本章主要关注的是使用EDA工具，特别是Quartus II，进行设计编译的过程。Quartus II是一款广泛使用的FPGA（现场可编程门阵列）和CPLD（复杂可编程逻辑器件）设计软件，它提供了全面的设计环境和工具链，简化了数字系统的开发流程。 设计编译包括以下几个关键环节： 1. **编译设置**：在开始设计编译之前，需要对项目进行适当的配置。这可以通过选择菜单栏中的`Assignments` > `Compiler Settings Wizard`来完成。在这个向导中，你可以指定要编译的实体模块，并设置项目名称。这些设置会影响编译的优化级别、器件目标、时钟约束等关键参数。 2. **编译执行**：设置完成后，通过选择`Processing` > `Start Compilation`命令，Quartus II会开始编译过程。这个过程会综合你的设计代码（如VHDL或Verilog），将高级语言描述转化为逻辑门级的网络列表。 3. **编译报告**：编译完成后，会自动生成编译报告，这是评估设计性能和资源使用的重要参考。报告中通常包含以下信息： - **器件使用统计**：显示所选器件的资源利用率，如逻辑单元、查找表、存储器等。 - **编译设置情况**：列出所采用的编译选项和优化策略。 - **底层显示**：展示设计在目标器件上的物理布局。 - **器件资源利用率**：分析每个功能模块占用的硬件资源。 - **状态机实现**：对于含有状态机的设计，会显示状态机的实现细节。 - **方程式和延迟分析**：提供逻辑门的延迟信息，有助于理解系统的速度性能。 - **CPU使用资源**：显示编译过程中的计算资源消耗。 传统数字系统设计方法与现代EDA技术对比： 传统的设计方法是自下而上的，采用通用逻辑器件，通过设计电路板实现功能，这种方式需要手工进行逻辑化简、电路图绘制、面包板验证等多个步骤，效率低、周期长、易出错，且受市场中芯片种类和数量限制，设计灵活性和产品体积都不尽如人意。 现代的数字系统设计方法，尤其是基于EDA软件和PLD的方案，显著提升了设计效率。EDA工具能够自动化完成大部分设计过程，从逻辑设计到硬件实现，只需在计算机上完成。选择合适的PLD，通过编程即可在一个芯片上实现整个系统，大大减少了设计周期，提高了设计的灵活性和集成度，降低了产品体积。 以设计一个数字钟为例，现代方法首先将功能模块化，然后使用EDA软件（如Quartus II）进行PLD开发，包括逻辑综合、布局布线等步骤，最后通过编程将设计下载到PLD中，实现数字系统的功能，如计时、显示、控制等。 EDA技术的出现极大地推动了数字系统设计的进步，使得设计者可以更加专注于系统功能的设计，而非底层硬件的实现细节。通过熟练掌握Quartus II等工具，设计人员能够快速高效地完成复杂的数字系统设计任务。