原创 Tcl In QuartusII

         经过一周的学习，对Tcl已经有了大概的认识，虽然还不能很顺手地编写代码，但是已经基本能看懂大段的Tcl代码了。在第一节中，咱说过学习Tcl是为了更好地协助硬件开发，因此更深层次的东西咱也不学习了，学了如果不实践的话就会很快淡忘，这也是咱这几年学习的小经验：“实践就是最好的学习”。记得还在学校的时候，导师就会派各种活儿给咱，不管咱会不会，最开始咱主攻的可是FPGA，结果FPGA的活儿没有，单片机、ARM、DSP的小项目一大堆，这些也不大熟啊，只能硬着头皮学了，有压力了学习效率就提高了，几个项目下来从对单片机、DSP、ARM的初学到能轻松驾驭，慢慢地发现这些东西的基本概念都是互通的，只是开发平台不同而已。记得有一个单片机的小项目，真正开发的时间也就一星期，就这一星期学到的东西比在课堂中学到东西都多，咱可是学了一学期的单片机课，也不否认课堂上的知识给项目开发提供了基础，但是如果不实践，可能会像一艘迷失的船一直在海上漂浮，迷茫着，而实践好比沿岸的灯塔，只要向着这个灯塔，船就能成功上岸。

         分享了一点小经验，下面进入正题，学了Tcl到是要看看它在硬件开发中有什么作用。先从QuartusII上下手，QuartusII对Tcl做了最大的支持，Tcl Scripting是QuartusII对Tcl的支持文档。第一节中介绍了在QuartusII中打开Tcl Console的方法，这几天学习发现，在QuartusII安装目录：c(或其它根目录下):\altera\11.0(或者其它版本)\quartus\bin\下有个tcl85.exe可执行文件，85表示Tcl开发环境是8.5版本，不同的QuartusII版本这个Tcl版本也有所不同，QuartusII 11.0中是Tcl 8.5，而QuartusII 8.1中是Tcl 8.4，版本不同支持的命令集也会不同，此处大家注意下。打开tcl85.exe后发现，这个是标准的Tcl开发环境，并不像Tcl Console支持Quartus命令集，有什么办法可以使这个标准环境调入Quartus命令集呢？带着这个疑问，咱仔细阅读了手册，发现有一个交互式模式(Interactive Mode)，输入quartus_sh  -s后就可以进入QuartusII Tcl Shell，如图1所示，当然打开QuartusII中的Tcl Console就直接进入QuartusII Tcl Shell了。

图1

         在QuartusII Tcl Shell中可以直接调用QuartusII Tcl命令，这些命令分别集中在各个包(package)中，打开QuartusII Tcl Shell后不一定每个包都处于加载状态，输入help命令可以查看当前加载和未加载的包，如图2所示，图中加载的包有：device、misc和project。

图2

图2中列出的已加载和未加载的包还不是所有的包，完整的包应该还包括仿真、STA或其它作用相关包，其中所有包及各个包的作用如表1所示。可以通过load_package命令加载所需要的包。

表1

         在QuartusII Tcl Shell琢磨了半天，试了很多命令，总结了一下，想到了两种利用Tcl协助FPGA开发的功能，由于咱所在部门的前辈都没用过Tcl，这协助方法只能自己想了，大家还有什么好功能就多多分享一下哈！

         （一）第一种功能：自动配置工程：

在FPGA开发中，可能针对同一个板子需要新建工程做不同测试，而每次新建工程时都需要选择器件，而调试之前需要分配管脚，一次不要紧，多次就烦了。而通过Tcl仅需敲几个命令或者点几下鼠标就搞定了。在project包中有几个命令，可以完成这些配置，如图3中的Tcl代码，利用set_global_assignment设置了family、device等关于器件和QuartusII软件的配置，利用set_location_assignment分配了管脚。更多的相关命令可以查看相关包的帮助信息。

图3

         将这些代码保存成*.tcl文件，其中有两种方法通过Tcl导入配置：

         1. 打开QuartusII软件，新建工程，无需选择器件，都按照默认配置来，将保存的*.tcl文件拷贝到新建工程目录下，然后在菜单Tools里打开Tcl Script，如图4所示，在Project下有个*.tcl文件，选定它，然后点击右侧的RUN就能执行这个*.tcl文件了，这鼠标一点就瞬间配置完成了。

图4

2. 打开QuartusII软件，新建工程，无需选择器件，都按照默认配置来，将保存的*.tcl文件拷贝到新建工程目录下，然后在View->Utility Windows中打开Tcl Console，然后输入source *.tcl命令就可以调用Tcl文件，这样只输了一个命令就瞬间配置完成了。

         （二）第二种功能：自动编译

         在有些规模大的FPGA开发中，可能编译工程一次需要一个小时或者更长时间，都能趁这个空闲出去吃一顿饭了。如果需要编译好几个这样的工程，那人就不能走开，这就比较尴尬了，而Tcl能帮助咱自动完成这些编译工作，无需手动操作。在flow包中包含了几个命令，可以控制工程的编译流程，如图5所示：

图5

         其中cd命令是将当前工作目录转为需要打开工程所在目录，关于Tcl的文件操作在后续的《TCL学习小记》中再做学习分享；project_open命令打开需要编译的工程；execute_flow –compile命令编译工程，它包括Analysis and synthesis、Fitter、Assembler和Timing Analyzer操作；通过project_close关闭当前工程，然后编译下一个工程。当然我这个代码写的比较简单，真正需要测试时还需要考虑工程打开错误、工程编译出错等一些问题，这些都需要加入相应的错误判断程序；或者是需要将Analysis and synthesis、Fitter、Assembler和Timing Analyzer操作分开执行，在不同操作间加入不同assignment，然后打印report，这些功能都可以通过Tcl命令实现。

         应该还有更多的功能或者说测试方法，大家多多分享……