文章目錄
- 一、實驗目的
- 二、實驗任務及要求
- 三、實驗原理與步驟
- 1、實驗原理
- 2、實驗步驟
- 3、源程式清單以及注釋
- 四、實驗結果與分析
一、實驗目的
1、熟悉 Quartus II 開發環境，掌握原理圖輸入方式、文本輸入方式和波形仿真；
2、熟練掌握在 Quartus II 環境中進行 FPGA 設計的流程；熟悉DE2-115開發板及其使用，
二、實驗任務及要求
1、熟悉 Quartus II 開發環境，掌握原理圖輸入方式，在 Quartus II 中用原理圖方式實作半加器，并用 Quartus II5.1 中的波形仿真，仿真成功后，生成半加器圖形符號以供后續程式呼叫；
2、在 Quartus II 中用原理圖方式實作全加器，要求呼叫任務一中的半加器來實作；
3.采用文本輸入方式撰寫一個簡單的程式，要求用 DE2-115 開發板上的 SW0 撥動開關控制 LED0 二極管的亮滅，當 SW0 撥到 1 的位置，LED0 亮，否則 LED0 滅，
4.采用文本輸入方式撰寫一個簡單的程式，要求用 DE2-115 開發板上的SW17 撥動開關控制 LEDR17 二極管的亮滅，當 SW17 撥到 1 的位置，LED17 亮，否則 LED17 滅，
5(選做).嘗試采用 2 個撥動開關控制 4 個 LED 等的亮滅，要求：當輸入00 時，LEDR0 亮；當輸入為 01 時，LEDR1 亮；當輸入為 10 時，LEDR2 亮；當輸入為 11 時，LEDR3 亮；
三、實驗原理與步驟
1、實驗原理
EDA 的設計是從設計輸入開始，然后進行綜合、適配、仿真，最后生成編程檔案并裝入PLD中，首先以HDL文本或原理圖形式輸入，描述連接關系和芯片內部邏輯及引腳的介面，然后將原理圖或HDL語言表達、描述的電路編譯成由邏輯單元組成的電路結構網表，之后將綜合生成的短路邏輯網表映射到具體的目標器件中實作，最后將生產成的檔案下載到PLD器件中，仿真則是對設計電路功能的驗證，在quartus II 中進行，
2、實驗步驟
(1) 任務一
①在開始選單中打開 quartusII5.1 軟體，
②在 D 盤新建一個名為 sy11 的檔案夾，
③新建一個工程：在 quartusII5.1 軟體中，單擊 File 選單，選擇 New Project Wizard 選單項，單擊 next，出現如下對話框，選擇工程所在檔案夾并輸 入工程名后單擊 finish，
④新建檔案：在 quartusII5.1 軟體中，單擊 File 選單，選擇 New 選單項，彈出如下的視窗，選擇 Block Diagram/Schematic File(原理圖輸入方式)后單擊 ok 按鈕，
⑤在畫布上畫出電路圖
⑥保存檔案，檔案名保存為 sy11.bdf
⑦將當前檔案設定為 top-level entity：首先在 project navigator 視窗單擊 Files 按鈕，然后單擊 Device Design Files 前的加號+，
⑧編譯，單擊工具列的編譯按鈕
⑨編譯成功后，仿真：一,首先，建立仿真波形檔案，在 quartusII5.1 軟體 File 選單中單擊 new，彈出下圖所示的對話框，選擇第一行的 other files 選項 卡，然后選擇 vector waveform file 選項，單擊 ok 按鈕，
⑩仿真成功后，將半加器設定成可呼叫的元件，供其它程式呼叫，
(2) 任務二
①在 D 盤新建一個檔案夾，命名為 sy12，
②新建一個工程，工程路徑為 D:/sy12，工程名為 sy12，將任務一的檔案夾 sy11中的sy11.bdf和sy11.bsf兩個檔案拷貝一份到當前工程所在檔案夾sy12中，
③新建一個原理圖檔案，按照任務一的方法和步驟在畫布中畫出全加器的原理圖，
④畫好原理圖（全加器的原理圖請見教材 P64 的圖 3.25）后，編譯，仿真，仿真具體程序參見任務一的步驟，該實驗完成后直接關掉 quartusII5.1 軟體，
(3) 任務三
①在開始選單中打開 quartusII10.0 軟體，
②在 D 盤新建一個檔案夾，命名為 sy13，
③在 quartusII10.0 軟體中新建一個工程，工程名為 sy13；
器件選擇如下圖所示，選好器件后直接點 finish，若在選器件之前不小心點了 finish 也沒關系，可單擊 Assignments 選單欄中的 Device 選項打開器件選擇視窗進行器件選擇，也可在工程管理視窗的器件上點擊右鍵，選擇Device 選項設定，
④新建一個文本檔案，注意，以后的 實驗都是用文本輸入方式，都是選擇“VerilogHDL File”選項，選好后單擊 ok 按鈕，
⑤ 輸入程式，并進行管腳分配，分配管腳需要參考檔案“DE2-115 中文說明書”第四章的內容，用到哪個連接到 FPGA 上的元件，就要看該元件的說明，比如用到撥動開關 sw0 和 LEDR0,則需要參考 de2-115 第四章的4.2節（使用撥動開關）和第 4.3 節（使用 LED），具體管腳分配方法請參考 1415 本實驗指導最前面開篇部分介紹的管腳分配方法，選擇其中一種方法來分配管腳即可，
⑥保存檔案，注意：檔案名一定要和模塊名一模一樣（可把模塊名復制一下，然后在保存的時候粘貼），
⑦編譯，
⑧編譯成功后，下載程式，下載之前需要把 de2-115 開發板和電腦連起來，并安裝 de2-115 的驅動，具體方法請參見該指導書的前言第 0.3.1 節的usb-blaster 驅動安裝方法，
⑨下載程式，單擊 Tools 選單，選擇 Programmer 選項，打開 Programmer 對 話框，在 Programmer 對話框中點擊 hardware setup，點擊 hardware setup 對話框中的 currently selected hardware 選項后的 no hardware 下拉選單，選usb-blaster[USB-0],若沒看到usb-blaster[USB-0]選項，重新點擊hardware setup 進行選擇（usb-blaster 驅動裝好后有延時，需要耐心選擇）硬體選擇
好后 hardware setup 后面的那個框顯示的是usb-blaster[USB-0]，而不是 no hardware，最后單擊 Programmer 對話框中的 start 按鈕進行程式下載，
⑩在線測驗，程式下載到開發板后觀察程式運行結果是否與預期的一樣，若不一樣則需要修改程式，
(4) 任務四
采用文本輸入方式撰寫一個簡單的程式，要求用 DE2-115 開發板上的SW17 撥動開關控制 LEDR17 二極管的亮滅，當 SW17 撥到 1 的位置，LED17亮，否則 LED17 滅，
(5) 任務五(選做)
嘗試采用 2 個撥動開關控制 4 個 LED 等的亮滅，要求：當輸入
00 時，LEDR0 亮；當輸入為 01 時，LEDR1 亮；當輸入為 10 時，LEDR2 亮；當輸入為 11 時，LEDR3 亮；
3、源程式清單以及注釋
任務四
任務五
四、實驗結果與分析
1、仿真波形要截圖、de2-115開發板上的實驗結果要拍照
任務一
任務二
2、仿真波形分析及對de2-115開發板上的實驗結果分析
由于是第一次進行eda實驗，還無法快速適應將課本上的理論知識與實驗進行結合，所以對如何使用器材以及操作步驟不是很熟練，打代碼也時不時尋求老師的幫助，通過這一次實驗，讓我基本了解了器材的使用以及QuartusII軟體的使用，希望自己下一次可以更好地去掌握并使用FGPA/SoC 實驗箱和QuartusII軟體，
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