第三部分数字电子技术仿真实验Word文件下载.docx

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到可编程逻辑器件（FPGA/CPLD）或专用集成电路（ASIC）中。

2.实验步骤：

在QuartusII中通过原理图的方法，使用与门和异或门实现半加器。

第1步：

打开QuartusII软件。

第2步：

新建一个空项目。

选择菜单File->

NewProjectWizard，进入新建项目向导，如图3-1所示，填入项目的名

称“hadder”，默认项目保存路径在Quartus安装下，也可修改为其他地址，视具体情况而定。

图3-1新建项目向导

第3步：

单击Next按钮，进入向导的下一页进行项目内文件的添加操作，如果没有文

件需要添加进项目，则直接点击Next按钮既可。

第4步：

选择CPLD/FPGA器件，如图3-2所示，选择芯片系列为“MAXII”，型号为

“EPM240T100C5”。

图3-2器件选择

第5步：

向导的后面几步不做更改，直接点击Next即可，最后点击Finish结束向导。

到此即完成了一个项目的新建工作。

第6步：

新建一个图形文件。

选择File->

New命令，选择“Diagram/SchematicFile”，点

击OK按钮完成。

将该图形文件另存为。

图形编辑窗口如图3-3所示，窗口左边

是图形编辑工具条。

图3-3图形编辑窗口

第7步：

在图形编辑窗口的空白处双击，打开符号库窗口，如图3-4所示。

展开符号库

“，可以看到有三个类别，分别是“megafunctions”——表示具有宏功能的

符号，“others”——主要是一些常用的集成电路符号，“primitives”——主要是一些基本门

电路符号、引脚和接地、电源符号等。

窗口中的“name”框可快速检索到需要的符号，例

如当输入型号“7408”，符号库立刻找到相应集成电路的符号，如图3-5所示。

图3-4符号库图3-5选中符号方法一

第8步：

选择好需要的符号后，单击OK按钮，界面将回到原理图编辑界面，然后单击左

键即在窗口内放置该符号。

再用同样的方法，在“name”框中输入“xor”即可找到异或门

的符号；

如图3-6所示。

图3-6选中符号方法二

第9步：

在图形编辑窗口中分别放置与门“7408”和异或门“xor”，如图3-7所示。

图3-7

第10步：

再次打开符号，在“name”栏中输入“input”，符号库自动在库中找到输入

“input”符号（如图3-8所示），并选中“Repeat-insertmode”点击OK按钮，可反复在编辑

窗口中放入输入符号，直单击右键取消放置为止。

由于输入信号一共有2个，所以需要放入2个输入符号，并将2个输入符号命名为a和b。

用同样的方法放置2个输出“output”符号，并分别命名为s、cout。

再选择工具栏中的按钮，将各符号连接起来，结果如图3-9所示。

图3-8“input”符号图3-9符号连接

第11步：

保存图形文件，进行语法检查和编译。

通过快捷按钮，对上面的代码进行语法检查和综合，同时在信息（Messages）窗口

中显示检查结果，如程序中有错误，也将指出错误的地方以便修正。

如果没有错误，则使用

快捷按钮进行编译。

编译结束后会自动打开一个编译报告（CompilationReport）窗口，如图

3-10所示。

图3-10编译报告

第12步：

仿真。

在开发板上实现该电路之前，可以先在Quartus软件中对电路进行功能仿真，以测试电路逻辑的正确性。

在仿真之前，先要建立一个矢量波形文件，包含输入信号的波形，并指定需要观察的输出信号。

执行File->

New命令，选择“OtherFiles”选项页中VectorWaveformFile，并单击OK按钮，打开矢量波形编辑器窗口，如图3-11所示。

图3-11矢量波形编辑器窗口

第13步：

另存矢量波形文件为。

执行Edit->

InsertNodeorBus命令，将需要仿真的输入和输出节点加入到波形中来，其窗口如图3-12所示。

可以在Name框中直接输入节点的名称，也可点击NodeFinder按钮，打开节点搜索窗口，如图3-13所示。

在Filter下拉框中选择所要寻找的节点类型，这里选择“Pins：

all”，点击List按钮，在NodesFound框中列出所有的引脚。

-6-

图3-12加入要仿真的输入输出节点

图3-13节点搜索窗口

第14步：

选择所有引脚，单击按钮，将所有引脚添加到SelectedNodes框中，再按

OK按钮返回波形编辑器窗口，如图3-14所示。

选择波形工具栏中的按钮，在波形图上左

击或右击分别进行波形的放大和缩小。

图3-14波形编辑器窗口

-7-

第15步：

编辑a和b的输入波形，再由仿真器输出y的波形。

首先选中需要编辑的波形区间，再选择波形工具栏中的按钮，对选中区间进行置1或0。

最后的输入波形如图3-15

所示，保存矢量波形文件。

图3-15编辑输入波形

第16步：

功能仿真。

选择Processing->

SimulatorTool，窗口如图3-16所示。

选择仿真模式（Simulatormode）为“Functional”，并选择文件作为仿真输入（Simulationinput）波形文件。

点击GenerateFunctionalSimulationNetlist按钮，生成仿真网表。

然后点击Start按钮，开始仿真。

在仿真完成后，点击Report按钮即可观看仿真的结果，如图3-17所示。

从波形可以看出，程序的逻辑功能与半加器相符。

图3-16仿真模式选择

图3-17功能仿真输出波形

第17步：

引脚分配。

通常，如果用户不对引脚进行分配，Quartus软件会自动随机为设计分配引脚，这一般

无法满足需求。

在开发板上，FPGA与外部器件的连接是确定的，其连接关系可参看附录。

如果选择数码开关SW0和SW1分别代表输入信号a和b、LED15和LED16代表输出信号s和cout，则通过附录查表可知它们分别对应CPLD的引脚PIN_39、PIN_38、PIN_15和PIN_16。

选择Assignments->

Pins命令，打开引脚规划器（PinPlanner），如图3-18所示。

接着双击

信号a的Location栏，在下拉框中选择PIN_39，其他信号通过相同的办法进行分配。

图3-18引脚分配

第18步：

在仿真正确，并锁定自定引脚后，通过按钮对项目再次编译。

第19步：

时序仿真。

时序仿真不仅可以仿真其逻辑功能是否正确，同时可以仿真出信号之间的时间延迟。

时

序仿真又称后仿真，通常是在编译完成后进行。

再次选择Processing->

SimulatorTool，并将仿真模式设为“Timing”，然后点击Start按钮。

最后点击Report按钮查看仿真结果，结果如图3-19所示。

与功能仿真结果图相比较，可以看出时序仿真的输出带有一定的延迟。

第20步：

程序下载。

1）用USB连接线连接DE2和电脑，选择Tools->

Programmer命令，打开配置窗口，如图3-20

所示。

2）图3-18中第一列显示“NoHardware”，说明未指定硬件设备，单击HardwareSetup按钮，

打开硬件设置窗口，如图3-21所示。

双击列表框中的USB-Blaster，然后点击Close按钮，完

成硬件设置。

图3-21硬件设置窗口

3）从图3-22可以看出，硬件已经设置完成，而且待配置的文件也已经在文件列表中。

然

后选中Program/Config选项，单击Start按钮，开始编程。

编程结束后，即可在开发板上验证。

图3-22程序下载界面

三、实验报告与要求

（1）总结QuartusII软件设计的过程及步骤。

通过本次的QuartusII软件设计实验我了解并掌握QuartusII软件图形输入的使用方法，

同时了解并掌握仿真方法及验证设计正确性，也了解并掌握EDAQuartusII中的原理图设计方法，学习了很多。

（2）画出实验中的两张仿真波形。

分析功能仿真和时序仿真的不同。

功能仿真和时序仿真的不同点：

时序仿真有延迟。