第4章 Quartus II 使用方法嵌入式逻辑分析仪
quartusII13.0逻辑分析仪使用
Quartus II: SignalTap II Logic Analyzer的使用教程（基于quartus II 13.0）
1.点击Tools | SignalTap II Logic Analyzer
2.按照下图所设置的步骤进行设置：
添加实例名称，添加结点，设置采样时钟，设置采样深度，设置被测信号触发以及触发器模式，设置
3.新建实例并进行重命名如图：（该实例名称可以和工程中实例的名字相同）
4.为仿真实例添加结点，按软件提示新建结点
4.1打开结点查找器，将新建的实例的与工程中的信号结点绑定起来。
如图：点击1处设置过滤类型为前综合类型，点击2处的List，选择相应的结点。
4.2点击下图1导入结点，设置完成后，点击2处确定。
5.信号配置：
a)设置采样时钟：
点击1处，打开结点查找器，点击2搜索相应结点，并导入工程系统时钟，设置完
成后点击OK
b)设置采样深度，以及信号触发模式以及触发器模式按照下图进行设置即可
6.所有设置完成后点击保存，
7.按照如图下步骤进行硬件配置以及下载，然后进行JTAG调试
点击2处设置JTAG连接器硬件，
点击3处进行FPGA芯片扫描
点击4处进行下载
点击1处进行调试，观察仿真结果
8.运行结果如图所示：
9.注意：断电之后拔掉JTAG。
静电可以击穿芯片。
第4章 QuartusⅡ使用指南
工程创建成功后， 工程创建成功后，在【Project Navigator】 】 资源管理窗口）显示当前工程的层次、 （资源管理窗口）显示当前工程的层次、文 件和设计单元。 件和设计单元。
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4.2.3 转换MAX+PLUS II 工程 转换MAX+PLUS
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4.3 设计输入
13Biblioteka 14类型 模块设计文 件 图形设计文 件 文本设计文 件
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（4）单击【Next】按钮进入下一步，可以设 ）单击【 】按钮进入下一步， 置第三方EDA工具。 工具。 置第三方 工具 （5）单击【Next】按钮进入【Summary】对 ）单击【 】按钮进入【 】 话框， 话框，该对话框给出了所创建工程的详细信 确认无误后，单击【 息。确认无误后，单击【Finish】按钮完成工 】 程创建。 程创建。
使用任何标准EDIF 网表编写程序生成的 使用任何标准 EDIF200 版网表文件。 版网表文件。
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4.3.1 使用文本编辑器输入
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4.3.2 使用模块编辑器输入
1．常用基本单元输入 ．
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2．图表模块输入 ．
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4.3.3 使用宏功能模块输入
提供的宏功能和LPM 功能 表3 Altera 提供的宏功能和
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4.3.4 使用自定义符号输入
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4.4 器件与引脚分配
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4.4.1 设置目标器件
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4.4.2 引脚分配
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4.5 项目编译
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4.5.1 全编译与分步编译
全编译的过程包括分析与综合（ 全编译的过程包括分析与综合（Analysis & Synthesis）、适配（Fitter）、编程（Assembler）、 ）、适配 ）、编程 ）、适配（ ）、编程（ ）、 时序分析(Classical Timing Analysis)这4个环节，而 个环节， 时序分析 这 个环节 个环节各自对应相应的菜单命令， 这4个环节各自对应相应的菜单命令，可以单独分步 个环节各自对应相应的菜单命令 执行，也就是分步编译。 执行，也就是分步编译。 1、分析与综合（Analysis & Synthesis）：对设计文 ）：对设计文 、分析与综合（ ）： 件进行分析和检查输入文件是否有错误。 件进行分析和检查输入文件是否有错误。对应的菜 单命令是QuartusⅡ主窗口【Processing】菜单下 单命令是 Ⅱ主窗口【 】 【Start\Start Analysis & Synthesis】，对应的快捷 】 图标是在主窗口的工具栏上的按钮。 图标是在主窗口的工具栏上的按钮。
QuartusII软件操作教程
时单击next按钮，进入到最后的汇总窗口，单击finish返回
主界面。
Quartus II 软件操作
2. 使用电路图绘制工具产生设计输入
常用的设计输入方法包括使用电路图绘制工具 和使用VHDL代码。这里先说明使用电路图绘制工 具的输入方法。该工具称为模块编辑器(Block Editor)。
示例:对于逻辑函数
Quartus II 软件操作
第三步 对设计的电路进行仿真 Quartus II包含仿真工具，它 们用于仿真已设计电路的行为功能。 在电路仿真之前，必须先创建输入 波形文件。 1） 使用波形编辑器。 选择File/New命令，在弹出的对 话框中选择Vector Waveform File 选项，单击OK按钮。将文件 命名为example_schematic.vwf并保 存。
Quartus II 软件操作
一. 简介 Altera公司的Quartus II软件提供了可编程片上 系统（SOPC）设计的一个综合开发环境，是进 行SOPC设计的基础，Quartus II集成环境包括 1．系统级设计 2．嵌入式软件开发 3．可编程逻辑器件（PLD）设计 4．综合 5．布局和布线 6．验证和仿真
Quartus II 软件操作
使用Waveform Editing(波形编辑)工具，该工具位于竖 直工具栏内,其形状类似于分别指向左侧和右侧的箭头,也可 以改变输入波形。选择该工具的时候，如果原始波形对应的 值等于0，那么拖过后波形对应的值变为1，如果原始波形对 应的值等于1，那么拖过后波形对应的值变为0。
画出相应的电路图。
f x1 x2 x2 x3
Quartus II 软件操作
第一步 画电路图 在Quartus II 界面中，选择File/new命令，在弹出的窗 口中，选择Design Files中的Block Diagram/Schematic File选项并单击ok按钮。此操作打开了模块编辑器窗口。在 该窗口中画出电路图，可以产生设计中需要的模块图文件。 1）导入逻辑门符号。 双击模块编辑器的空白区域，或者选择Edit/insert symbol,或者在工具栏中单击与门符号，在左面的libraries 方框内，列出了Quartus II 提供的若干库。单击 c:\quartus\libraries旁边的“+”号，然后单击primitives 旁边的“+”号，最后单击logic旁边的“+”号，选中and2， 放置到模块编辑器窗口。用同样的方法再放置一个两输入与 门，一个非门，一个两输入或门。
Quartus II 使用方法(2)
本课内容
QII使用方法 使用方法
QII设计流程详解 设计流程详解 SignalTap II应用介绍 应用介绍 LPM_ROM模块应用 模块应用 原理图设计方法
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LPM_ROM宏模块应用 4.4 LPM_ROM宏模块应用
LPM: LPM: Library of Parameterized Modules
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LPM_ROM宏模块应用 4.4 LPM_ROM宏模块应用
4.4.2 定制初始化数据文件
2．建立.hex格式文件 ．建立 格式文件
方法一：
将波形数据填入.hex文件表中 图4-40 将波形数据填入 文件表中
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LPM_ROM宏模块应用 4.4 LPM_ROM宏模块应用
4.4.2 定制初始化数据文件
LPM_ROM宏模块应用 4.4 LPM_ROM宏模块应用
BEGIN
LPM_ROM宏模块应用 4.4 q LPM_ROM0); <= sub_wire0(7 DOWNTO 宏模块应用
altsyncram_component : altsyncram GENERIC MAP ( intended_device_family => "Cyclone", --参数传递映射 width_a => 8, --数据线宽度 数据线宽度8 数据线宽度 widthad_a => 6, --地址线宽度 地址线宽度6 地址线宽度 numwords_a => 64, --数据数量 数据数量64 数据数量 operation_mode => "ROM", --LPM模式 模式ROM 模式 参数的设置 outdata_reg_a => "UNREGISTERED", --输出无锁存 address_aclr_a => "NONE", --无异步地址清0 outdata_aclr_a => "NONE", --无输出锁存异步清0 width_byteena_a => 1, -- byteena_a输入口宽度1 init_file => "./dataHEX/SDATA.hex", --ROM初始化数据文件 初始化数据文件 lpm_hint => "ENABLE_RUNTIME_MOD=YES, INSTANCE_NAME=NONE", lpm_type => "altsyncram" ) --LPM类型 PORT MAP ( clock0 => inclock, address_a => address,q_a => sub_wire0 ); END SYN;
第4章补充(QuartusII操作-详细)
6 Tcl console窗口 5 Messages窗口
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3.3 QuartusⅡ简介
如何获取在 线帮助呢? 按F1键，可打开帮助窗口，即时访问对话框上的信息、高亮 度的菜单命令或弹出式信息； 或按Shift + F1键，鼠标变为一个问号，在图元、宏单元符号 等屏幕显示的任何项目上单击鼠标左键，可获得该项目的帮 助； 或单击工具栏上的帮助按钮 ，鼠标也会变为一个问号， 然后单击想要获得帮助的项目。
第3步也可以略过，以后再创建设计文件，或者以 后再用“Project>Add/Remove Files in Project…”命令将其 他工作目录中的文件添加到本工程中。
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3.5 设计输入
3. 指定第三方对代码进 行综合和仿真的工具 （需要时）
在安装Quartus II软 件时，缺省的情况 下安装了综合和仿 真工具，也可以选 择Quartus II软件支 持的其它综合或仿 真工具。 在弹出的对话框中， 选择适当的工具， 或者什么也不选， 单击“Next”。
Imported from thirdparty EDA tools
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3.5 设计输入
一、 创建工程
工作目录和工程名不 能有空格和汉字！
1. 打开创建工程向导
执行菜单命令“ File > New Project Wizard”， 打开Introduction对话 框。单击“Next”。
2. 选择所建立工程的工 作目录，输入工程名 称、顶层实体名
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3.3 设计实例
设计要求
首先设计一个半加器，然后用半加器构成全加器。
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3.3 设计实例
设计方法： 1. 首先在资源管理器下创建一个工作目录。 2. 在Quatus II中创建一个工程，工程名最好与顶层图形文件 同名。 3. 子模块设计：每个模块可以用HDL语言描述（模块名最好 与程序文件名同名！），对每个模块迚行编译、仿真，通 过后然后生成模块符号。 3.顶层设计：创建一个顶层图形文件，将各模块符号放到图 中，添加输入、输出引脚，连线；编译，仿真。 5. 给输入、输出引脚分配引脚号码，编程下载。
QUARTUS II 使用入门
2、 QUARTUS II系统安装
2.1 QUARTUS II安装
对于安装Quartus II 7.2版本的系统必须满足以下最低要求： 硬件：运行速度为866MHz或更快Pentium III 以上计算机，
系统内存容量大于256M。
操作系统：Microsoft Windows 2000或Microsoft Windows XP。
编译的启动方法：
选择Processing菜单的Start Compilation项即可启动全程编译
编译过程中，status窗口会显示出当前的编译的进度。
下方的process栏中会显示出编译信息，如果有出错信 息就会在其中显示。双击出错的条文，即会弹出对应的
VHDL文件。
如果编译成功，就会出现一个编译成功的信息窗口 。
3.5 应用RTL电路观察器
Quartus II支持网表文件对应的RTL电路的生成。方法如下： 选择菜单Tool中的Netlist viewers项，在出现的次级菜单中选 择RTLviewer,即可观察到设计文件对应的RTL电路结构
3.6 引脚分配
所谓引脚分配就是将设计项目的输入输出端口分配到目 标芯片的对应管脚。引脚的分配可以由分配编辑器实现，也
（3）将设计项目的端口信号选入波形编辑器。 选择菜单Edit中的Insert Node or Bus项，弹出Insert Node or Bus对话框 .
单击Node Finder按钮出现Node Finder对话框
在Node Finder对话框的Filter框中选择“Pins: all”，然后单 击List按钮，此时在下方的Nodes Found窗口出现设计项目 中的所有端口的名称。
Quartus II的许可文件的设定步骤如下： 选择菜单Tools/LicenseSetup，弹出图7.2 所示 “LicenseSetup”对话框。 单用户许可方式(single-user licenses)：在“License file”对话框，点击“…”按钮选择License.dat 文件即可。 最后单击OK，完成设定。文件所许可的AMPP and MegaCore functions会出现在“Licensed AMPP/MegaCore functions”窗口中。
第四章QuartusII使用方法
3）波形文件存盘。Filesave as将默认名为singt.vwf的波 形文件存入工程文件夹中，
4）将工程CNT10的端口信号节点选入波形编辑器中。 Viewutility windowsnode finder命令，在对话框的filter下 拉列表中选pins：all，然后单击list按钮，在下方的Nodes finder窗口中出现设计中的CNT10工程的所有端口引脚名， 如果list不显示CNT10工程的端口引脚，需要重新编译一次。 最后将重要的端口节点CLK,EN,RST,COUT和输出总线信号 CQ分别拖到波形编辑器窗口后，关闭Nodes Found窗口， 调整波形窗口，使仿真坐标处于适当位置。
2)设置编程器。初次安装QuartusII，在编程前还必须进行编程 器选择操作。单击Hardware Setup按钮可设置下载接口方式， 在对话框中选择Hardware Setting选项卡，双击ByeBlasterMV, 编程方式为： ByeBlasterMV[LPT1]。如果在编程窗口Currently selected hardware右侧显示No Hardware的话必须加入下载方 式。
6）结束设置，下一步弹出工程设置统计窗口，列出相关设置 最后finish，出现设好的工程名的工程管理窗口，显示本工程 项目的层次结构和各层次实体名。
第二讲、Quartus_II开发环境及嵌入式逻辑分析仪使用
如图所示是利用Quartus进 行CPLD/FPGA开发的基本 流程框图。从图中可以看出， Quartus软件实现了从设计 输入到下载的所有功能。
§2.1. Quartus Ⅱ软件简介
Quartus的主要工具: 在设计输入阶段，Quartus提 供了多种输入编辑器,支持硬 件描述语言，图形描述的输 入。同时还通过MegaWizard 提供参数化的模型库。 综合阶段, 除了自身的综合 器,Quartus还支持多种主流 的第三方的综合工具。这些 综合工具可以无缝的衔接到 Quartus的设计开发流程中。 布局布线主要由Quartus的 Fitter等工具完成。 Quartus软件同时也支持增量 编译，LogicLock 。
§2.2. Quartus 软件主窗口
Status窗口
Status窗口显示Quartus软件在综合和编译过 程中的进度，并显示各项操作使用的时间。
§2.2. Quartus 软件主窗口
Message窗口和Tcl Console窗口
Message窗口显示Quartus软件在处理过程中的 各种输出信息，比如综合过程的警告信息，以 及输入文件的出错信息。在设计输入过程中， 主要就通过Message窗口的输出信息对设计输入 进行修改。 Quartus软件也提供Tcl控制台窗口，quartus软 件的各项操作都可以通过Tcl Console输入命令 和用户编写Tcl脚本来实现。
如图是 Quartus软 件的开发 设计流程 图， Quartus支 持网表作 为设计输 入，同时 也可输出 网表文件 到第三方 工具进行 分析和仿 真。
开发流程
电路输入 编译综合 仿真分析 编程下载
EDA软件、计算机、编程器
EDA软件、计算机
开发流程
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EDA技术与VHDL
第4章Qiartus II 使用方法
1．创建工程准备工作
KONXIN
1．创建工程准备工作
2. 创建工程
2.创建工程
2.创建工程
3．编译前设置
3．编译前设置
4．全程编译
K X康芯科技
K X康芯科技4.1 QuartusII设计流程
5．时序仿真
5
．时序仿真
图4-10 波形编辑器
5
．时序仿真
图4-11 设置仿真时间长度
5
．时序仿真
图4-12 .vwf激励波形文件存盘
4.1.2 创建工程
图4-13 向波形编辑器拖入信号节点
5
．时序仿真
图4-14 设置时钟CLK的周期
5
．时序仿真
图4-15 设置好的激励波形图
5
．时序仿真
图4-16 选择总线数据格式
5
．时序仿真
图4-17 选择仿真控制
5
．时序仿真
图4-18 仿真波形输出
5
．时序仿真
图4-19 选择全时域显示
6．观察RTL电路
7
．引脚锁定和下载
图4-20 Assignment Editor编辑器
7
．引脚锁定和下载
图4-21 表格方式引脚锁定对话框图
7
．引脚锁定和下载
4-22 图形方式引脚锁定对话框
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．编程下载
图4-23 选择编程下载文件
8
．编程下载
图4-24加入编程下载方式
8
．编程下载
图4-25 双击选中的编程方式名
9．AS
模式编程
图4-26 ByteBlaster II接口AS模式编程窗口
10．JTAG
间接模式编程
图4-27 选择目标器件EP1C6Q240
10．JTAG 间接模式编程
图4-28 选定SOF文件后，选择文件压缩
10．JTAG
间接模式编程
图4-29 用JTAG模式对配置器件EPCS1进行间接编程
逻辑分析仪是一种类似于示波器的波形测试设备，它可以监测硬件电路工作时的逻辑电平（高或低），并加以存储，用图形的方式直观地表达出来，便于用户检测、分析电路设计(硬件设计和软件设计) 中的错误，逻辑分析仪是设计中不可缺少的设备，通过它，可以迅速地定位错误，解决问题，达到事半功倍的效果。
逻辑分析仪是利用时钟从测试设备上采集和显示数字信号的仪器，最主要作用在于时序判定。
由于逻辑分析仪不像示波器那样有许多电压等级，通常只显示两个电压（逻辑1和0），因此设定了参考电压后，逻辑分析仪将被测信号通过比较器进行判定，高于参考电压者为High,低于参考电压者为Low，在High与Low之间形成数字波形。
例如：一个待测信号使用200MHz采样率的逻辑分析仪，当参考电压设定为1.5V时，在测量时逻辑分析仪就会平均每5ns采取一个点，超过1.5V者为High(逻辑1)，低于1.5V者为Low（逻辑0），而后的逻辑1和0可连接成一个简单波形，工程师便可在此连续波形中找出异常错误（bug）之处。
整体而言，逻辑分析仪测量被测信号时，并不会显示出
电压值，只是High跟Low的差别；如果要测量电压就
一定需要使用示波器。
除了电压值的显示不同外，逻辑
分析仪与示波器的另一个差别在于通道数量。
一般的示
波器只有2个通道或4个通道，而逻辑分析仪可以拥有从16个通道、32个通道、64个通道和上百个通道数不等，因此逻辑分析仪具备同时进行多通道测试的优势。
根据硬件设备设计上的差异，目前市面上逻辑分析仪大
致上可分为独立式（或单机型）逻辑分析仪和需结合电
脑的PC-based卡式虚拟逻辑分析仪。
独立式逻辑分析仪是将所有的测试软件、运算管理元件以及整合在一台
仪器之中；卡式虚拟逻辑分析仪则需要搭配电脑一起使用，显示屏也与主机分开。
嵌入式逻辑分析仪可以随设计文件一并下载于目标芯片中，用以捕捉目标芯片内部系统信号节点处的信息或总线上的数据流，而又不影响原硬件系统的正常工作。
1．打开SignalTap II编辑窗
2．调入待测信号3．SignalTap II参数设置
4．文件存盘
5．编译下载
6．启动SignalTap II进行采样与分析
6．启动SignalTap II
进行采样与分析
图4-33 SignalTap II数据窗设置后的信号波形
图4-34 选择高级触发条件
图4-35 进入“触发条件函数编辑”窗口
4.3 编辑SignalTapII的触发信号
图4-36 编辑触发函数
4.4.1
工作原理
图4-37 正弦信号发生器结构框图
4.4.2 定制初始化数据文件
1．建立.mif格式文件
【例4-1】
WIDTH = 8;
DEPTH = 64;
ADDRESS_RADIX = HEX;
DATA_RADIX = HEX;
CONTENT BEGIN
0 : FF;
1 : FE;
2 : FC;
3 : F9;
4 : F5;
…（数据略去）
3D : FC;
3E : FE;
3F : FF;
END;
4.4.2 定制初始化数据文件
1．建立.mif格式文件
【例4-2】
#include <stdio.h>
#include "math.h"
main()
{int i;float s;
for(i=0;i<1024;i++)
{ s = sin(atan(1)*8*i/1024);
printf("%d :
%d;\n",i,(int)((s+1)*1023/2));
}
}
把上述程序编译成程序后，可在DOS命令行下执行命令：romgen > sin_rom.mif;
4.4.2 定制初始化数据文件
2．建立.hex格式文件
图4-38 将波形数据填入mif文件表中
图4-39 ASM格式建hex文件
4.4.2 定制初始化数据文件
2．建立.hex格式文件
图4-40 sdata.hex文件的放置路径
4.4.3 定制LPM_ROM元件
图4-41 定制新的宏功能块
4.4.3 定制LPM_ROM元件
图4-42 LPM宏功能块设定
4.4.3 定制LPM_ROM元件
图4-43 选择data_rom模块数据线和地址线宽。