Quartus II设计向导

Quartus II 设计向导是Altera公司提供的一个用于FPGA（Field-Programmable Gate Array）设计的集成开发环境。本章主要讲解如何利用Quartus II进行设计流程，特别是针对频率计的设计和优化。 2.1 频率计的VHDL设计 在VHDL设计中，频率计是一个常见的数字系统，用于测量输入信号的频率。VHDL是一种硬件描述语言，用于描述数字系统的结构和行为。在创建频率计的VHDL设计时，首先要建立工作库目录，例如在D:\ftest，确保设计文件的有序存放。每个设计项目应被视为一个独立的工程，并在不同的文件夹中保存，以保持组织清晰。 2.1.1 创建工程和编辑设计文件 创建新的工程文件夹后，使用Quartus II的文本编辑器来编写和保存设计文件。在文件菜单中选择“New”，然后在“Device Design Files”中选择VHDL语言。例如，我们可以创建一个名为CNT1的计数器模块，该模块由以下代码实现： ```vhdl LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY CNT1 IS PORT ( CLOCK : IN STD_LOGIC; ACLR : IN STD_LOGIC; CLK_EN : IN STD_LOGIC; Q : OUT STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0) ); END CNT1; ARCHITECTURE behav OF CNT1 IS SIGNAL CQI : STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0); BEGIN PROCESS(CLOCK, ACLR, CLK_EN) BEGIN IF ACLR = '1' THEN CQI <= (OTHERS=>'0'); ELSIF CLOCK'EVENT AND CLOCK = '1' THEN IF CLK_EN = '1' THEN CQI <= CQI + 1; END IF; END IF; END PROCESS; Q <= CQI; END behav; ``` 2.2 使用宏功能块设计频率计 宏功能块是预先定义的功能模块，可以简化设计过程。在频率计的设计中，可能需要利用Quartus II提供的宏功能来构建特定部分，例如计数器或比较器，以提高设计效率。 2.3 和2.4 嵌入式系统块ESB的应用 嵌入式系统块（Embedded System Blocks, ESB）是Quartus II提供的一种硬件资源，允许设计师快速集成常见的数字系统组件，如定时器、计数器等。在频率计设计中，可能需要使用ESB来构建复杂的时序控制逻辑。 2.5 时序驱动式优化编译方法 在Quartus II中，设计编译过程会进行时序优化，以提高电路的速度性能。时序驱动式优化是指在满足设计约束的前提下，调整逻辑门的连接和时序，以缩短关键路径，提升系统速度。 2.6 频率计结构原理 频率计通常包括计数器、时序控制器和显示接口等部分。计数器用于累计输入信号的周期，时序控制器管理计数过程，而显示接口则负责将测量结果转化为可读格式。 2.7 Quartus II优化特性 Quartus II提供了多种优化特性，如逻辑综合、面积优化、速度优化等，帮助设计师优化FPGA配置，减少资源占用，提高运行速度。此外，还包括约束设置，以确保设计满足时序要求。 Quartus II设计向导为用户提供了详尽的指导，涵盖了从创建工程、编写VHDL代码到利用宏功能块和嵌入式系统块，以及利用时序驱动式优化和Quartus II的各种优化特性的整个设计流程，旨在帮助用户高效地完成复杂数字系统的FPGA实现。