FPGA设计入门：QUARTUSII开发教程

“FPGA设计教程，通过quartus进行FPGA开发的初学者教程，由西安交大SOC设计中心沈云红提供。” 本教程详细介绍了FPGA设计的基础知识，包括IC设计概述、可编程逻辑器件（PLD）原理、FPGA设计流程以及QUARTUS II软件的使用。以下是对这些内容的深入解析： 1. **IC设计概述**： - 摩尔定律是集成电路发展的重要驱动力，规定集成电路的晶体管数量大约每18个月翻一番，这导致了技术和工艺的快速进步。 - 技术发展主要体现在晶圆尺寸增大、设计方法优化、设计工具革新以及器件尺寸缩小等方面，这些都促进了IC的微细化和高性能化。 - IC有两个主要发展方向：一是追求超高速、超高集成度，二是利用成熟技术发展专用集成电路（ASIC）。 2. **IC设计要求**： - 设计时间至关重要，因为它影响成本和市场竞争力。设计周期过长可能导致产品上市滞后。 - 设计正确性是最基本的要求，因为IC一旦制造出来，错误就无法修正，可能导致巨大的经济损失。 - 设计成本包括设计费用和生产费用，降低芯片面积是降低成本的有效手段。 - 产品性能取决于器件结构和电路设计，深亚微米工艺中，布局布线对性能提升有显著作用。 - 可测性设计不可忽视，引入测试电路可以检测设计错误和工艺问题，虽然会占用一部分芯片面积，但能节省后期测试的大量时间和费用。 3. **可编程逻辑器件（PLD）原理**： - PLD是一类可编程的集成电路，允许用户根据需求配置逻辑功能，FPGA（Field-Programmable Gate Array）是其中的一种。 - FPGA由可配置的逻辑块和互连资源组成，能够在系统运行时重新配置，适用于多种应用场景。 4. **FPGA设计流程**： - 通常包括需求分析、逻辑设计、硬件描述语言（HDL）编程、逻辑综合、时序分析、布局布线以及配置文件生成等步骤。 - 使用工具如QUARTUS II进行设计，它提供了从设计输入、仿真、综合、布局布线到编程下载的全套解决方案。 5. **QUARTUS II使用简介**： - QUARTUS II是Altera公司的一款强大的FPGA设计软件，它支持VHDL和Verilog HDL等硬件描述语言。 - 用户可以通过QUARTUS II完成逻辑设计、功能仿真、时序分析、优化和物理实现等过程，实现FPGA的设计与验证。 通过本教程的学习，初学者将能够掌握FPGA的基本概念，了解IC设计的挑战和要求，并学会使用QUARTUS II进行FPGA项目开发，从而踏入数字系统设计的大门。