数字系统设计：教学软件的使用（QuartusII）.ppt

【数字系统设计：教学软件的使用（QuartusII）】 在数字系统设计中，QuartusII是一款关键的EDA（电子设计自动化）软件，广泛应用于Altera的可编程逻辑器件（PLD）的设计和开发。这篇教程主要围绕硬件平台——Altera的可编程器件，以及软件平台——Altera的QuartusII软件展开。 1. 可编程逻辑器件 可编程逻辑器件是现代电子设计的核心组成部分，它们允许用户根据特定需求定制逻辑功能。PLD的发展历程从早期的PLA（可编程逻辑阵列）、PAL（可编程阵列逻辑）、GAL（通用阵列逻辑）演进到现在的CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程门阵列）。 FPGA和CPLD各有特点，FPGA以其更高的灵活性和可扩展性，常用于复杂、高性能的系统设计，而CPLD则因其更简单的结构和更快的时序性能，在一些需要快速响应的中低复杂度应用中被采用。相对于传统的微控制器（MCU），FPGA和CPLD的优势在于能够实现更高的并行处理能力和更快的运算速度，尤其在需要定制化硬件加速的场合。 1.1 PLD的发展趋势 PLD器件持续向超高速、高密度、低功耗和低电压的方向发展。制造商如Altera（现已被Intel收购）和Xilinx是市场的主要竞争者，它们提供了各种不同系列的FPGA和CPLD产品。例如，Altera的Cyclone系列和Stratix系列以及Xilinx的Spartan和Virtex系列，各自在不同的性能和成本层级上有着独特优势。 1.2 PLD的分类 PLD分为基于乘积项技术和基于查找表技术两类。CPLD通常基于乘积项技术，其内部结构包括宏单元、可编程连线和I/O控制块，通过编程实现逻辑功能。FPGA则采用查找表（LUT）技术，由大量的查找表组成，每个查找表可以配置为实现任何逻辑函数，从而提供了更高的设计灵活性。 1.2.1 基于乘积项技术的PLD CPLD的典型代表包括PLA、PAL和GAL。PLA具有与阵列和或阵列可编程的特性，提高了资源利用率。PAL则限制了与阵列的可编程性，但保留了或阵列的灵活性，适用于中等复杂度的设计。CPLD内部由多个宏单元组成，每个宏单元可以实现基本逻辑功能，并通过可编程连线进行连接，以构建复杂的逻辑设计。 QuartusII作为Altera的主要设计工具，支持CPLD和FPGA的设计流程，包括逻辑综合、布局布线、仿真和硬件调试等环节。通过这款软件，用户可以在PC上完成数字系统的虚拟原型设计，验证功能，然后下载到实际的PLD器件中运行。 QuartusII是数字系统设计中不可或缺的一部分，它为工程师提供了强大的平台，用于实现从概念到硬件的无缝转换。通过学习和熟练掌握QuartusII，设计者可以充分利用可编程逻辑器件的优势，实现创新的电子设计方案。