原创 FPGA学习之Quartus II及Modelsim软件的使用

自从2015年Intel公司以167亿美元收购Altera公司之后，FPGA一时名气大噪，世界几大生产FPGA公司的股票几乎同时上涨10%左右。那么FPGA与传统的MCU相比有什么区别和优点呢？从今天开始，我们进入FPGA的学习之中，一起探讨FPGA的魅力所在。

俗话说“工欲善其事必先利其器”，今天我们先来学习FPGA编程软件及仿真软件的使用，即Quartus ii软件和Modesim软件。这两个软件均可在Altera公司网站下载：http://dl.altera.com/13.0/?product=#tabs-2



下载安装之后，打开软件，新建工程：



第一页是对新建工程的步骤介绍，所以什么也不用选，直接“Next”:



这里需要注意，第一栏为工程路径，不能出现中文路径；其次第二栏为工程名字，也不能出现中文。选择目录及工程名之后“Next”:



这里是选择你的设计文件，如果是第一次设计，那么这里什么也不用选，直接“Next”:



这是特别关键的一步，需要选择你的编程器件，如果你有开发板或者试验箱，那么必须选择与之对应的芯片，否则程序下载不进去，如果只是简单的FPGA编程练习，那么随便选一款芯片即可。这里我使用的 Cyclone III EP3C16Q240C8芯片。



然后“Next”：



这里我们需要选择仿真软件和仿真语言，这个视个人所装的软件和所使用的编程语言而定。在这里我选择Modelsim-Altera和VerilogHDL。然后“Next->Finish”：



这就是新建成的工程，从这里我们可以看出，这个工程什么也没有，所以需要增加文本文件，点击左上角白色文件图标进行文件的新建：



在这里，我们可以新建好多文件，有原理图文件“Block Diagram/Schematic File”、VHDL文件、VerilogHDL文件及Tcl脚本文件等等，这里我们选择VerilogHDL文件。这里好多人肯定会问，VHDL语言和VerilogHDL语言，我该选择哪一个？其实要我说，视个人情况而定，你会哪个就选择那个语言。如果说你两个语言都不会。。。那么我建议你学Verilog语言，只要你有C语言基础，那么这个语言很容易上手。哈哈哈哈。。。扯远了，言归正传。





这就是文本编辑窗口，这里是我写的一个简单的计数器程序。还有一些常用快捷按钮的使用，这里只举出其中三个常用的按钮，剩下的大家自己去探索。

自己的代码编写完成之后，开始“编译”，编译无错误之后，可在左侧的任务栏观看硬件原理图等。下图是刚才计数器代码综合编译之后的原理图。



代码综合编译无误之后，开始仿真验真。仿真是至关重要的一步，只有仿真通过之后，才可将程序下载到硬件电路板中。FPGA的仿真需要编写测试文本TestBench，在Quartus II软件中可自动生成TestBench文件，不过需要配置一下。首先需要配置Modelsim-Altera软件所在的文件位置，点击“Tools->options->EDA Tool Optios”:



然后点击“Assignment->Settings”，在这里需要选择仿真软件的名字，测试代码的语言，以及仿真的时间刻度：



这就配置完成了，然后开始测试文本的编写。点击“Processing->Start”:



然后就会生成仿真需要的测试文本。在工程文件的“simulation/modelsim”下课找到.vt格式的文件，打开如下图所示：



我们可在这里加入自己所需的测试代码，然后编译。现在需要最后一步的设置，便可看到仿真波形。点击“Assignments->Settings”:







上述按照步骤设置完成之后，一路“ok”即可。回到编辑窗口之后进行再次的全局编译。没有任何错误之后，点击“Tools->Run Simulation Tools”:



然后会启动Modelsim，这个时候就会看到仿真的波形，也就是之前编写的代码所能实现的功能：



Modelsim软件仿真没有错误之后，开始代码的下载。回到Quartusii软件中，首先进行引脚分配，这个是对硬件电路指定的引脚进行分配:



引脚分配结束之后，再次进行全局综合编译编译，没有错误之后，进行代码的下载：



至此，FPGA的编程软件Quartus ii和仿真软件Modelsim说明完毕，你学会使用了吗~~~~