FPGA原理图方式设计流程图

2 Quartus II软件的使用、开发板的使用

本章将通过3个完整的例子，一步一步的手把手的方式完成设计。完成这3个设计，并得到正确的结果，将会快速、有效的掌握在Altera QuartusII软件环境下进行FPGA设计与开发的方法、流程，并熟悉开发板的使用。

2.1 原理图方式设计3-8译码器

一、设计目的

1、通过设计一个3-8译码器，掌握祝组合逻辑电路设计的方法。

2、初步了解QuartusII采用原理图方式进行设计的流程。

3、初步掌握FPGA开发的流程以及基本的设计方法、基本的仿真分析方法。

二、设计原理

三、设计内容

四、设计步骤

1、建立工程文件

1）双击桌面上的Quartus II的图标运行此软件。

开始界面

2）选择File下拉菜单中的New Project Wizard，新建一个工程。如图所

示。

新建工程向导

3）点击图中的next进入工作目录。

新建工程对话框

4）第一个输入框为工程目录输入框，用来指定工程存放路径，建议可根据自己需要更改路径，若直接使用默认路径，可能造成默认目录下存放多个工程文件影响自己的设计，本步骤结束后系统会有提示（当然你可不必理会，不会出现错误的）。第二个输入框为工程名称输入框。第三个输入框为顶层实体名称输入框，一般情况下保证工程名称与顶层实体名称相同。设定完成后点击next。

指定工程路径、名称

5）设计中需要包含的其它设计文件，在此对话框中不做任何修改，直接点

击next。

工程所需其它文件对话框

6）在弹出的对话框中进行器件的选择。在Device Family框中选用Cyclone II，然后在Available device框中选择EP2C35F484C8,点击next进入下一步。

器件选择界面

7）下面的对话框提示可以勾选其它的第三方EDA设计、仿真的工具，暂时不作任何选择，在对话框中按默认选项，点击next。

8）出现新建工程以前所有的设定信息后，点击finish完成新建工程的建立。

2、建立图形设计文件

1）在创建好设计工程后，选择File下拉菜单中New菜单。

工程下新建设计文件

2）在New对话框中选择Device Design Files页下的Block Diagram/Schematic File，点击OK，出现原理图编辑窗口。

建立Block Diagram/Schematic File

原理图编辑界面

图形编辑器

3）在图形编辑器窗口的工作区双击鼠标左键，或点击图中的符号工具按钮，用鼠标点击单元库前面的“+”号，展开元件库，选择所需要的元器件，点击OK 按钮，所选的符号将显现在图形编辑器的工作区域。

元件库对话框

选择所需的元件

用库元件按原理图完成设计

设计好的原理图顶层文件

4）完成图形编辑的输入后，需要保存设计文件，该原理图文件作为本设计的顶层文件，注意顶层文件的名称要与工程名一致。

保存顶层文件

3、对设计文件进行编译

点击菜单栏中的Start compiler按钮进行设计文件的全编译。如果文件有错，在软件的下方会提示错误的原因和位置。整个编译完成，软件会提示编译成功。

编译

4、对设计文件进行仿真

1）创建一个波形文件，在File下拉菜单中选择New，选取对话框的Other

File标签下的VectorWaveform File，点击OK，打开一个空的波形编辑器窗口。

建立一个仿真波形文件

波形文件设置界面

2）加入输入、输出端口，在波形编辑器窗口的左边端口名列表区双击，在弹出的菜单中选择Node Finder按钮。

Insert Node or Bus对话框

3）出现Node Finder界面后，在Filer列表中选择Pins：all，点击List，在Node Finder窗口出现所有的信号名称，点击中间的“》”按钮则Selected Nodes 窗口下方出现被选择的端口名称，点击OK。

Node Finder对话框

Node or Bus 其他设置（暂不设置时点击OK）

波形编辑器中已加入的端口

5）制定输入端口的逻辑电平变化，最后保存该仿真波形文件，文件名与工

程名相同。

波形编辑器工具栏

编辑输入端口波形

保存波形文件

6）进行仿真设置。在软件中选择Assignments 下拉菜单下的setting命令，

打开仿真器设置窗口。

设置菜单

选择Simulator Settings页面下的simulator mode下的Funtional，即做功能仿真，（也可选择simulator mode下的Timing，即做时序仿真，则下面的产生功能仿真网表文件可以跳过，直接Start simulation）然后点击OK即可。

仿真设置

功能仿真（or时序仿真）设置

然后产生功能仿真网表文件，选择Processing下拉菜单下Generate Function Simulation，产生功能仿真网表；

产生功能仿真网表（功能仿真必做，时序仿真不需要该步）点击开始仿真的START按钮开始进行仿真：

运行仿真后的仿真结果

5 引脚分配

6 完整工程的编译

7 下载到目标器件

1）下载设置

2）下载

五、实验现象

欢迎您的光临，Word文档下载后可修改编辑双击可删除页眉页脚谢谢！希望您提出您宝贵的意见，你的意见是我进步的动力。赠语； 1、如果我们做与不做都会有人笑，如果做不好与做得好还会有人笑，那么我们索性就做得更好，来给人笑吧！ 2、现在你不玩命的学，以后命玩你。、我不知道年少轻狂，我只知道胜者为王。、不要做金钱、权利的奴隶；应学会做“金钱、权利”的主人。、什么时候离光明最近？那就是你觉得黑暗太黑的时候。、最值得欣赏的风景，是自己奋斗的足迹。、压力不是有人比你努力，而是那些比你牛×几倍的人依然比你努力。

fpga数字钟课程设计报告

f p g a数字钟课程设计报告 Prepared on 24 November 2020

课程设计报告 设计题目：基于FPGA的数字钟设计 班级：电子信息工程1301 姓名：王一丁 指导教师：李世平 设计时间：2016年1月 摘要 EDA（Electronic Design Automation）电子设计自动化，是以大规模可编程器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，通过相关的软件，自动完成软件方式设计得电子系统到硬件系统，最终形成集成电子系统或专用集成芯片。本次课程设计利用Quartus II 为设计软件，VHDL为硬件描述语言，结合所学知识设计一个多功能时钟，具有显示年、月、日、时、分、秒显示，计时，整点报时，设定时间等功能。利用硬件描述语言VHDL 对设计系统的各个子模块进行逻辑描述，采用模块化的思想完成顶层模块的设计，通过软件编译、逻辑化简、逻辑综合优化、逻辑仿真、最终完成本次课程设计的任务。 关键词：EDA VHDL语言数字钟 目录 摘要 1 课程设计目的 2 课程设计内容及要求

设计任务 设计要求 3 VHDL程序设计 方案论证 系统结构框图 设计思路与方法 状态控制模块 时分秒模块 年月日模块 显示模块 扬声器与闹钟模块 RTL整体电路 4 系统仿真与分析 5 课程设计总结，包括.收获、体会和建议 6 参考文献 1 课程设计目的 (1)通过设计数字钟熟练掌握EDA软件(QUARTUS II)的使用方法，熟练进行设计、编译，为以后实际工程问题打下设计基础。 (2)熟悉VHDL 硬件描述语言，提升分析、寻找和排除电子设计中常见故障的能力。 (3)通过课程设计，锻炼书写有理论根据的、实事求是的、文理通顺的课程设计报告。

Altium公司的FPGA开发板的原理图

1 12 23 34 45 56 67 78 8 D D C C B B A A 1 02 1/02/20101:34:44 PM NB3000_Top.SchDoc Project Title Size: Date:File:Revision:Sheet of Time:A2Sheet Title NB3000 Top Level Assy:81 NB3000AL - Altera D-820-0053 Altium Limited 3 Minna Close Belrose NSW 2085Australia PSU PSU.SchDoc SRAM SRA M1 SRAM_256Kx 16_TSOP44 STATUS_LED U SE R _STATUS_L E DS DB_LEDS_0603 SRAM1 SRAM2 MEM_COMMON DAU_RESET_SW BUZZER ONE_WIRE_DB_PB SW DIP USERIO EXT_A RS232 KEYBOARD MOUSE TFT_IO DB_PROGRAM STATUS_LED USER_LEDS RELAY I2C CODEC VGA ETH DBSD DBUSB PWM SPDIF DAC ADC RS485 MIDI DB_JTAG DB_CLOCKS DB_SPI ISP176X PROTOTYPE SPAREIO TFT_TSC FPGA _USE R FPGA.SCHDOC INT EXT V IDE O_OU T VGA_OUT.SCHDOC CON CON_VGA CON_VGA_DB15 HOST_JTAG LED1LED2 1WID DB_PROGRAM CLK_PLL FLASH_BOOT HOSTUSB SRAM RTC SD HOST_AUDIO DB_JTAG DB_CLOCKS FLASH_USER DB_SPI PB_A EXTSPI FLASH_GOLDEN DIAGCOMMS FPGA _HOST HOST_FPGA.SchDoc HOST_JTAG HOST_JTA G HOST_JTAG.SchDoc INT EXT R S232 RS232_HIN232 EXT INT KE Y BOA RD PC_PS2 RS232# KBD#MSE# RS232 KEYBOARD EXT INT MOUSE PC_PS2 DIPSW DB_RESET CON CON_DBU SB CON_MINI_USBB_RA_KME04-USBMU03A01-1 DBUSB DBUSB# CON CON_DBSD CON_SD_KSDC012551 DBSD EXT INT DBU SB_TX RX USB_CY7C68001-56LFC.SchDoc INT EXT E TH Ethernet_RTL8201CL.SchDoc ETH CLK_PLL CL K_PL L CLK_ICS307-02_PLL 1WID NB_ID 1WB_DS2502_ID CON CON_HOST_USB CON_MINI_USBB_RA_KME04-USBMU03A01-1 TFT_TSC TFT_TOUCH L CDTFT TSC_XPT2046.SchDoc TFT_TSC TFT_IO CON CON_MOU SE CON_PS2PORT_MINIDIN6F_BLACK INT CON PDA _SW ITCHE S SW_PB_SPNOx5_SMD INT TE ST_RE SE T SW_RESET_SPNO CON USERPOWER CON_IO CON_USER_20WBOXHDRRAMx 2 UIO BUZZER CODEC_AUD AUDIO SPK_L SPK_R HOST_AUDIO AIN AOUT_PBA A UDIO_A MP AUDIO_AMP_NB2C PB_AIN AUDIO SPK_L USER_LEDS CON U SE R _L E D LED_RGB_SMDx 8.SCHDOC USER_LEDS VGA# VGA SW SRAM SRA M2 SRAM_256Kx 16_TSOP44 RELAYS CON R E L AY RELAY_X4_IM03GR RELAY PWM CON PW M PWM_5.8A_30V_X4 PWM 1V21V82V53V35V0 PBPOW E R 1V21V82V53V35V0 I2C DIGITAL CODEC_AUD AIN A UDIO_CODE C Audio_Codec.SchDoc CODEC SPK_L SPK_R CON_SPE AKE R S CON_EXT_SPK SPK_R PB_AOUT PBIO LED1LED2 LED1_EXT LED2_EXT L E D_HOST LED_RGB_SMDx 2 SPDIF CON_SPDIF CON_SPDIF_INOUT_A SPDIF SPI CON DAC DAC_DAC084S085_SPI SPI CON A DC ADC_ADC084S021_SPI DAC ADC CON CON_E TH CON_ETHERNET_RJ45_LEDS ETH# TFT_IO TFT_TOUCH CON_L CDTFT CON_FFC40_LCDTFT.SCHDOC CON CON_RE L AY CON_RELAYx 4_KMRJIO3_5MM_12WAY CON CON_RS232 CON_RS232DCE_DB9_TH BOOT_FLASH MOUNTS Mounts.SchDoc INT EXT R S485 RS485_ISL8491 CON_PSU PWJACK+SWITCH.SchDoc HOST_USB HOSTUSB# EXT INT HOST_USB_TXR X USB_CY7C68001-56LFC.SchDoc VBATT CON_BA TT CON_BATT_COIN VBATT VBATT RTC R T CL OCK CLK_PCF2123_RTC HOST_RTC USERPOWER U SE R _POW E R USERPWR.SCHDOC CON CON_HOST_SD CON_SD_KSDC012551 RS485#CON CON_RS485 CON_RS485_RJ45 INT EXT MIDI INTE RFA CE MIDI_FULL CON CON_MIDI CON_MIDI_DIN5 MIDI# MIDI RS485HOST_AUDIO PBCTRL DB_PROGRAM HOST_JTAG HOST_ID HOST_CLK HOST_SRAM HOST_LED1 HOST_LED2 HOST_SD DB_SRAM1 DB_SRAM2 DB_MEM DB_STATUS ADC# RELAYS# PWM# DAC# UIO_PWR DB_JTAG DB_CLOCKS PB_SPI USER_FLASH DB_SPI EXT ONE_WIRE_DB_PB AIN I2C SPI AOUT CTRL PBPOWER CON_PE R IPHE R AL _BRD PBCON USER_LEDS SW_PDA SPARE_IO CON_L E DKBD CON_NB3000_LEDKB SERFLASH SYSBOOT FLASH_M25PX0_SPI_8Mbit GOLD_FLASH SERFLASH GOL DE N FLASH_M25PX0_SPI_8Mbit FLASH U SE R _FL A SH FLASHSPI_M25PX0 INT SW _DIP8_SM T SW_DIP8_SMT CON CON_KE YBOAR D CON_PS2PORT_MINIDIN6F_BLACK CON CON_USB1 CON_USBA_RA_UPRIGHT LEDS# ATE DIAGCOMMS A TE INTE R FACE CON_NB3000_ATE_INTF ISP176X PORT1 PORT2 PORT3 U SB_U SE RHOST USB_ISP1760 ATE VGA#SPDIF UIO ADC#DAC#AUDIO HOST_JTAG PWM RS232#RS485#KBD#MSE#MIDI# HOST_ID A TE INTE R FACE VGA#SPDIF UIO ADC# DAC# AUDIO HOST_JTAG PWM# RS232#RS485#KBD#MSE#MOUSE ISP176X PORT1 PORT2 PORT3 PROTOTYPE U SE R _PROTOTYPE _AR E A PROTOTYPE_A PROTOTYPE CON CON_AU DIO CON_AUDIO_AC99_NOMIC.SCHDOC DIAGCOMMS MIDI# HOST_ID SW# SPAREIO MEM COMM ON_ME M OR Y CommonMemory CON CON_ADC CON_ADCx 4_KMRJIO3_5MM_6WAY CON CON_DAC CON_DACx 4_KMRJIO3_5MM_6WAY CON CON_PW M CON_PWMx4_KMRJIO3_5MM_6WAY CON CON_USB2 CON_USBA_RA_UPRIGHT CON CON_USB3 CON_USBA_RA_UPRIGHT SRAM SRA M_HOST SRAM_256Kx 16_TSOP44 TFT_TOUCH INT U SB_CL K OSC_24MHZ.SchDoc HOST_USB.XTALIN HOST_USB.XTALOUT CMOSOUT XTALIN XTALOUT OSC DBUSB.XTALIN

华为_FPGA设计流程指南

FPGA设计流程指南 前言 本部门所承担的FPGA设计任务主要是两方面的作用：系统的原型实现和ASIC的原型验证。编写本流程的目的是： ●在于规范整个设计流程，实现开发的合理性、一致性、高效性。 ●形成风格良好和完整的文档。 ●实现在FPGA不同厂家之间以及从FPGA到ASIC的顺利移植。 ●便于新员工快速掌握本部门FPGA的设计流程。 由于目前所用到的FPGA器件以Altera的为主，所以下面的例子也以Altera为例，工具组合为modelsim + LeonardoSpectrum/FPGACompilerII + Quartus，但原则和方法对于其他厂家和工具也是基本适用的。

目录 1. 基于HDL的FPGA设计流程概述 (1) 1.1 设计流程图 (1) 1.2 关键步骤的实现 (2) 1.2.1 功能仿真 (2) 1.2.2 逻辑综合 (2) 1.2.3 前仿真 (3) 1.2.4 布局布线 (3) 1.2.5 后仿真（时序仿真） (4) 2. Verilog HDL设计 (4) 2.1 编程风格（Coding Style）要求 (4) 2.1.1 文件 (4) 2.1.2 大小写 (5) 2.1.3 标识符 (5) 2.1.4 参数化设计 (5) 2.1.5 空行和空格 (5) 2.1.6 对齐和缩进 (5) 2.1.7 注释 (5) 2.1.8 参考C语言的资料 (5) 2.1.9 可视化设计方法 (6) 2.2 可综合设计 (6) 2.3 设计目录 (6) 3. 逻辑仿真 (6) 3.1 测试程序（test bench） (7) 3.2 使用预编译库 (7) 4. 逻辑综合 (8) 4.1 逻辑综合的一些原则 (8) 4.1.1 关于LeonardoSpectrum (8) 4.1.1 大规模设计的综合 (8) 4.1.3 必须重视工具产生的警告信息 (8) 4.2 调用模块的黑盒子（Black box）方法 (8) 参考 (10) 修订纪录 (10)

FPGA设计的报告课程设计

FPGA课程设计 实 验 报 告

实验一：设计一个可控的100进制可逆计数器 一、实验要求 用DE2-115开发板下载。 （1）计数器的时钟输入信号周期为200ns。 （2）以十进制形式显示。 （3）有一个复位端clr和两个控制端plus和minus，在这些控制信号的作用 clr plus minus 功能 0 ××复位为0 1 1 0 递增计数 1 0 1 递减计数 1 1 1 暂停计数 二、关键词 可控制、可逆、100进制、复位、暂停、递增、递减 三、内容摘要 module updown_count(qout,reset,clk,plus,minus); output[7:0] qout;/*定义一个8位的输出，其目的是 低四位和高四位分别表示计数器的个位和十位。*/ input clk,plus,minus,reset;//定义四个输入，时钟，加计数，减计数和清零 reg[7:0] qout;//qout的数据类型为寄存器型 always @(posedge clk)//当clk上升沿到来时执行一遍下列程序 begin if(!reset) qout<=0;//当reset为低电平时，计数器执行清零功能，否则跳过else begin case({minus,plus})//case语句模块，包含加，减和暂停四个模块 2'b10: if (qout[3:0]==0)//判断个位是否为零，若不为零，跳到个位减一begin qout[3:0]<=9;//给个位赋值 if(qout[7:4]==0) qout[7:4]<=9;//判断十位是否为零，并且给十位赋值 else qout[7:4]<=qout[7:4]-1;//由于个位赋9，相当于向十位借一，因而十位减一end else qout[3:0]<=qout[3:0]-1;//个位减一 /*这一部分是减计数模块，其思路是：首先判断个位是否为零，若为零，则执行后面的程序，个位直接赋9，并且十位减一；否则个位减一*/ 2'b01: if (qout[3:0]==9)//判断个位是否为9，否则跳到个位加一begin

FPGA原理图方式设计流程图

2 Quartus II软件的使用、开发板的使用 本章将通过3个完整的例子，一步一步的手把手的方式完成设计。完成这3个设计，并得到正确的结果，将会快速、有效的掌握在Altera QuartusII软件环境下进行FPGA设计与开发的方法、流程，并熟悉开发板的使用。 2.1 原理图方式设计3-8译码器 一、设计目的 1、通过设计一个3-8译码器，掌握祝组合逻辑电路设计的方法。 2、初步了解QuartusII采用原理图方式进行设计的流程。 3、初步掌握FPGA开发的流程以及基本的设计方法、基本的仿真分析方法。 二、设计原理 三、设计内容 四、设计步骤 1、建立工程文件 1）双击桌面上的Quartus II的图标运行此软件。

开始界面 2）选择File下拉菜单中的New Project Wizard，新建一个工程。如图所 示。 新建工程向导

3）点击图中的next进入工作目录。 新建工程对话框 4）第一个输入框为工程目录输入框，用来指定工程存放路径，建议可根据自己需要更改路径，若直接使用默认路径，可能造成默认目录下存放多个工程文件影响自己的设计，本步骤结束后系统会有提示（当然你可不必理会，不会出现错误的）。第二个输入框为工程名称输入框。第三个输入框为顶层实体名称输入框，一般情况下保证工程名称与顶层实体名称相同。设定完成后点击next。

指定工程路径、名称 5）设计中需要包含的其它设计文件，在此对话框中不做任何修改，直接点 击next。 工程所需其它文件对话框

6）在弹出的对话框中进行器件的选择。在Device Family框中选用Cyclone II，然后在Available device框中选择EP2C35F484C8,点击next进入下一步。 器件选择界面 7）下面的对话框提示可以勾选其它的第三方EDA设计、仿真的工具，暂时不作任何选择，在对话框中按默认选项，点击next。

FPGA课程设计报告

F P G A 课 程 设 计 报 告 学部：信息科学与技术学部 专业：通信工程 班级：10级1班 学号：100103011125 姓名：万洁 指导老师：祝宏 合作伙伴：张紫君 2012.12.13

一．《任务书》： 实验一100进制的可逆计数器（11——12周）实验二交通灯控制系统（15周） 实验三多功能数字钟系统（14-15周）二．实验书写格式： 一：题目要求 二：程序代码 三：操作步骤及运行结果截图 四：心得体会 三．实验附录： 一：老师提供的资源 二：关于实验所用EP4CE115F29板的简介

实验一100进制的可逆计数器 一、设计一个可控的100进制可逆计数器，要求用实验箱下载。 （1）计数器的时钟输入信号周期为200ns。 （2）以十进制形式显示。 （3）有一个复位端clr和两个控制端plus和minus，在这些控制信号的作用下，计数器具有复位、增或减计数、暂停功能。 clr plus minus 功能 0 ××复位为0 1 1 0 递增计数 1 0 1 递减计数 1 1 1 暂停计数 二、程序如下： module keni100(CLR,CLK,PLUS,MINUS,OUT); //100进制的可逆计数器 input CLR,PLUS,MINUS,CLK; output [7:0]OUT; reg [7:0]OUT; always@(posedge CLK) begin if(!CLR) //如果CLR为零，输出为零；反之，运行else程序 OUT[7:0]<=0; else

begin if(PLUS==0 && MINUS==1) //100进制的递减计数 begin if (OUT[3:0]==0) begin OUT[3:0]<=9; if (OUT[7:4]==0) OUT[7:4]<=9; else OUT[7:4]<=OUT[7:4]-1; end else OUT[3:0]<=OUT[3:0]-1; end if(PLUS==1 && MINUS==0) //100进制的递增计数 begin if (OUT[3:0]==9) begin OUT[3:0]<=0; if (OUT[7:4]==9) OUT[7:4]<=0; else OUT[7:4]<=OUT[7:4]+1; end else OUT[3:0]<=OUT[3:0]+1; end if(PLUS==1 && MINUS==1) OUT<=OUT; //若PLUS和MINUS都为1，暂停计数 if(PLUS==0 && MINUS==0) OUT<=0; //若都为零，输出为零end end endmodule 三、运行程序 1、在quarters II9.1输入程序 打开quarters II界面，点击file→New,在出现的对话框，如图1.1所示，选择Text File，点击OK.

基于FPGA的VGA显示设计报告

正文 一，VGA时序标准 VGA是一种常用的显示输出接口，采用行场扫描控制结合RGB三色合成原理，输出 显示信号。每个VGA接口为15针接口，分三行排布，每行5针。如图所示： 图1.1 VGA接口 15针并未全部使用，有效的信号线共5根，即红绿蓝三基色信号线：R,G,B，每线电压从0V到0.71V变化，表示无色到饱和，依据电平高低，显示颜色的饱和程度。行同步控制信号，Hsync,控制每行扫描像素的有效和失效。场同步：Vsync,控制场方向，即整个图像显示过程的时间长度，场同步中的显示部分的时间长度，等于每行扫描时间的总和。 在不同刷新频率下，显示每个像素的时间是不同的，相同刷新频率下，每个像素显示时间是固定的，所以，不同的每个像素写入时间，导致了分辨率的不同。因为VGA的显示是逐行扫描，每行从左到右扫描，到了行尾，回归到下一行的行头，继续向尾部扫描。所以，显示原理是逐次写入每行的像素数据，直到整幅图像显示成功为止。 VGA显示的数据是不能锁存的，所以必须一次又一次的连续输入数据，72Hz的刷新率下，一秒钟显示72幅图像，所以，需要连续写入72幅图像，才能达到一秒的显示效果。所以，VGA显示图像，要反反复复写入图像数据，才能得到持续的显示效果。 图1.2 VGA接口线序 VGA显示，无法做到类似于TFT液晶屏的定点写入，VGA是扫描式暂时显示，所以时序显得尤为重要，时序出现失误，图像会出现走形，无法达到准确效果。而显示的时序控制主要依靠两条数据通道：行同步和场同步，即Hsync和Vsync，其控制了扫描显示的起点和终点，同时控制扫描起点的时间，通过时间的控制，达到确定的显示效果。 具体的控制时序图如下：

FPGA基本设计流程资料

FPGA基本设计流程 首先建立工作库目录，以便设计工程项目的存储。注意不要将文件夹 1 建立工作库文件夹和编辑设计文件 1.1 新建一个文件夹（注意文件夹不能用中文，也不要用数字） 任何一项设计都是一项工程（Project），都必须首先为此工程建立一个放置与此工程相关的所有设计文件的文件夹。此文件夹将被EDA软件默认为工作库（Work Library）。一般，不同的设计项目最好放在不同的文件夹中，而同一工程的所有文件都必须放在同一文件夹中。在建立了文件夹后就可以将设计文件通过Quartus II的文本编辑器编辑并存盘，这里新建文件夹在E盘中，取名为 jsq，则其路径是e:\jsq。步骤如下： 1.2 源程序输入 打开计算机桌面上图表，选择菜单File→New，出现如图1所示见面，在New窗口Device Design Files中选择编译文件的语言类型，这里选择VHDL File,选好后用鼠标左键点击OK，出现源程序输入窗口如图2所示（以十进制为例）。 图1 选择编译文件的语言类型

图2 源程序输入窗口 源程序 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY CNT10 IS PORT (CLK,RST,EN : IN STD_LOGIC; CQ : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); COUT : OUT STD_LOGIC ); END CNT10; ARCHITECTURE behav OF CNT10 IS BEGIN PROCESS(CLK, RST, EN) VARIABLE CQI : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); BEGIN IF RST = '1' THEN CQI := (OTHERS =>'0') ; --计数器异步复位 ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN --检测时钟上升沿 IF EN = '1' THEN --检测是否允许计数（同步使能） IF CQI < 9 THEN CQI := CQI + 1; --允许计数, 检测是否小于9 ELSE CQI := (OTHERS =>'0'); --大于9，计数值清零 END IF; END IF; END IF; IF CQI = 9 THEN COUT <= '1'; --计数大于9，输出进位信号 ELSE COUT <= '0'; END IF;

FPGA设计流程

基于多种 EDA工具的FPGA设计流程 发表时间：2008-6-30 蒋昊李哲英来源：万方数据 关键字：FPGA EDA CPU 信息化应用调查在线投稿加入收藏发表评论好文推荐打印文本 本文介绍了FPGA的完整设计流程，其中包括电路设计与输入、功能仿真、综合优化、综合后仿真、实现与布局布线、时序仿真、板级仿真与脸证、调试与加载配置等主要步珠。并通过一个8-bit RISC CPU的设计来例系统地介绍了利用多种EDA工具进行 FPGA协同设计的实现原理及方法 近年来，随着微电子学的迅速发展以及SoC(System on Chip，片上系统)技术在设计领域引起的深刻变革， EDA(Electornic Design Automatic，电子设计自动化)工具在系统设计中的地位愈发重要。特别是20世纪90年代后，电子系统已经由电路板级发展为ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路),FPGA(Field Porgrammable Gate Array，现场可编程门阵列)以及嵌人式系统等多种模式，其中FPGA设计正是当前数字系统设计领域中的重要方式之一。 本文以Altera公司的FPGA为目标器件，通过一个8-bit RISC CPU的设计实例，系统地介绍了FPGA的完整设计流程以及开发过程中用到的多种EDA工具，包括Modelsim,Synplify,QuatrusII，并重点说明如何使用这些EDA工具进行协同设计。 1FPGA的设计流程 一般来说，完整的FPGA设计流程包括电路设计与输人、功能仿真、综合优化、综合后仿真、实现与布局布线、时序仿真、板级仿真与验证、调试与加载配置等主要步骤，如图1所示。电路设计与输人是指通过某些规范的描述方式，将工程师的电路构思输人给EDA工具，常用的设计方法有HDL(Hardwaer Description Language，硬件描述语言)设计输人法与原理图设计输人法。目前进行大型工程设计时，最常用的设计方法是HDL设计输人法，它利于自顶向下设计以及模块的划分与复用，可移植性和通用性好，设计不因芯片的工艺与结构的不同而变化，更利于向ASIC移植。 电路设计完成后，要用专用的仿真工具对设计进行功能仿真(FunctionalSimulation),验证电路功能是否符合设计要求。功能仿真又称前仿真(Per-Simulation)。通过仿真能及时发现设计中的错误，加快设计进度，提高设计的可靠性。综合(Synthesis)优化是指将HDL语言、原理图等设计输人翻译成由基本门、RAM、触发器等基本逻辑单元组成的逻辑网表，并根据目标与要求(约束条件)优化所生成的逻辑网表，输出标准格式的网表文件，供FPGA厂商的布局布线器进行实现。综合后仿真(Post Synthesis Simulation)的作用是检查综合出的结果与原设计是否一致。作综合后仿真时，要把综合生成的标准延时格式SDF(Standard Dela Format)文件反标注到综合仿真模型中去，可估计门延时带来的影响。综合后仿真虽然比功能仿真精确一些，但是只能估计门延时，不能估计线延时，仿真结果与布线后的实际情况还有一定

FPGA课程设计报告

2014年FPGA课程设计 课程设计报告 课程名称：FPGA课程设计 实验名称：直接数字合成器设计 姓名：李思彧 学号： 20114690 班级：电子科11-1 班 指导教师：倪伟 合肥工业大学电子科学与应用物理学院制

一、实验原理 直接数字式频率合成器（DDS）是将先进的数字处理理论与方法引入频率合成的一项新技术，DDS把一系列数字量形式的信号通过数/模转换器转换成模拟量形式的信号。DDS的具体工作过程是由N位相位累加器、N位加法器和N位累加寄存器组成。每来一个时钟脉冲，N位加法器将频率控制字K与N 位累加寄存器输出的累加相位数据相加，并把相加后的结果送至累加寄存器的输入端。累加寄存器一方面将上一时钟周期作用后所产生的新的相位数据反馈到加法器的输入端，使加法器在下一时钟的作用下继续与频率控制字K相加;另一方面将这个值作为取样地址送入幅度/相位转换电路，幅度/相位转换电路根据这个地址输出相应的波形数据。最后经D/A转换器和LPF将波形数据转换成所需要的模拟波形。 图1.直接数字式频率合成的基本框图 1 DDS的设计原理 DDS的原理图如图1所示。DDS实现频率合成主要是通过查表的方式进行的。正弦查询表是一个只读存储器(ROM)，以相位为地址，存有1个或多个按0°～360°相位划分幅值的正弦波幅度信息。相位累加器对频率控制字进行累加运算，若需要还可以加入相位控制字，得到的结果作为正弦波查询表的地址。正弦查询表的输出为数字化正弦幅度值，通过D／A转换器转化为近似正弦波的阶梯波，

再通过低通滤波器滤除高频成分和噪声最终得到一个纯正度很高的正弦波。1.1 建模 正弦波y=sin(2πx)，若以f量化的量化频率对其幅度值进行量化，一个周期可以得到M=f量化个幅度值。将这些幅度值按顺序存入到ROM。相位累加器在参考时钟的驱动下，每来1个脉冲，输出就会增加1个步长相位增量X，输出数据作为地址送入ROM中，读出对应的幅度值形成相应的波形。 1.2 参数设定 DDS输出信号频率： 其中，X为频率累加器设定值；N为相位累加器位数；fc为参考时钟频率。 例如，假定基准时钟为200 MHz，累加器的位数为32，频率控制字X 为： 0x08000000H，即为227，则： 再设定频率控制字X为0x80000000H，即为231，则： 可见，理论上通过设定DDS相位累加器位数N、频率控制字X和基准fc的值，就可以得到任一频率的输出。频率分辨率为：fres=fc／2N，由参考时钟和累加器的位数决定，当参考时钟的频率越高，相位累加器的位数越高，所得到的频率分辨率就越高。

【精品博文】基于FPGA的原理图PCB设计

【精品博文】基于FPGA的原理图PCB设计 我的开发工具：Cadence 16.6，所用FPGA为Altera 家的。画FPGA原理图需准备以下资料：(1) 原理图库文件(2) 芯片手册(3) Pin out file原理图库文件可以从官网上下载，比如我用cadence画Altera家EP4CE115F29I7N原理图，就直接下载EP4CE115.OLB文件。 https://https://www.sodocs.net/doc/2e18410234.html,/support/support-resources/downlo ad/board-layout-test/pcb/pcb-cadence.html原理图中，这种大量管脚的芯片一般分为多个part，包括电源、地、各个bank、配置等。芯片手册几乎给出了关于这个芯片设计（Cyclone IV Device Handbook）的所有需注意的问题，包括配置方式、全局时钟网络、专用时钟接口、lvds接口等。pin out file中有每个管脚的详细说明。（1）芯片配置配置方式主要有JTAG 或AS模式我只预留JTAG接口，有些板子上预留了两个下载接口，一个JTAG，用于下载程序，一个AS，用于固化程序，感觉这样很麻烦，我在固化时选择JIC（JTAG Indirect Configuration File）文件，尽管相对于AS模式会固化程序 会慢一点，但毕业还是JTAG方式，这样就省去了烦琐的 AS模式。JTAG方式有用的信号其实就4个：TCK（测试时钟）、TDO（测试数据输出）、TMS（测试模式选择）、TDI （测试数据输入），再加上VCC和GND，共6根线，所以

其实可以把标准10pin下载口简化为6pin，标准10pin下载口体积大，而6pin连接器可以自己选择，这样更方便。nConfig、nStatus、CONF_DONE、TMS、TDI需要上拉，TCK需要下拉。配置芯片一般为EPCS系列，如EPCS64，EPCS128，相应地，可以用ST公司的M25P64和M25P128代替，连接方式如下图所示。画完原理图，一定要检查下面16个管脚，连接是否正确，否则，板子很可能不工作（2）专用时钟专用时钟输入与输出的选择仍然需要参考，首先，专用时钟输入管脚都是可以驱动内部PLL的，可以配置为普通IO输入，但不能配置为输出管脚，之前有一次就因为没太注意，把这个管脚用作了输出，结果板子出了问题。而专用时钟输出管脚，可以用于普通IO输出，也可以用于时钟输出。设计时，最好是把专用时钟输入管脚全部用作时钟输入，把专用时钟输出管脚全部胜任专用时钟输出，毕竟，IO 资源一般不会这么紧张。（3）lvds设计关于lvds设计，需要仔细看技术手册和Pin-Out Files for Altera Devices，下载地址： https://https://www.sodocs.net/doc/2e18410234.html,/support/literature/lit-dp.html#Cyclo ne-IV对于c4，rx和tx复用，见Cyclone IV Device Handbook 第133页，从pin out file里也可以看出，P和N都是确定好了的，如DIFFIO_T35P和DIFFIO_T35N。 而对于c5器件，存在专用lvds通道，rx和tx是分开的，例

FPGA设计报告

西安邮电学院 FPGA课程设计报告 题目：采用RAM实现计数器及FPGA功能验证 院系：电子工程学院 专业班级： 学生姓名： 导师姓名： 起止时间：2012-06-18至2012-06-29 2012年07 月01 日

FPGA课程设计报告提纲 1．任务 用一个10×8的双口RAM完成10个8位计数器，计数器的初值分别为 1~10，时钟频率为1MHz，计数器计数频率为1Hz。 用FPGA开发板上的按键作为计数器计数值的输出选择控制，数码管 （或led）作为选择计数器的计数值输出。 2．目的 采用RAM实现计数器及FPGA功能验证 3．使用环境(软件/硬件环境，设备等) 前仿modelsim 6.1f 后仿Quartus II 10.1 xilinx ise 9.1 FPGA课程设计详细内容 4.1 技术规范 功能： 1．先由复位键从选定的RAM地址中读出预置的8位初值存入计数模块。 2．由开始键开始计数，暂停键暂停计数并同时存入RAM中以选定的存储单元。 3. 双端口RAM为10×8RAM由一个地址切换键按顺序切换1~10个地址端 口。 4．读出数据开始计数暂 停计数存入数据 计数流程 5输出到数 码管显示 读取结果输出流程 6．分频：1Hz的秒计时频率，用来进行秒计时；

4.2 设计方案 信号定义： 分频：1Hz 的秒计时频率， 用来进行秒计时 分频：时钟信号clk ； 分频信号 clk_1hz ； 开始计时（使能） rst_n ； 切换端口 开始计 暂停计数 存入数据 计数：开始计数 rst_n 计数器复位 reset ； 计数输出 ain ； 计数暂停 pause ； 计数置数 reduce ；

FPGA课程设计题目

1、彩灯控制器设计 内容及要求： 设计一个彩灯控制器，具体设计要求如下： （1）要有多种花型变化（至少设计5种），led至少16路 （2）多种花型可以自动变化 （3）彩灯变换的快慢节拍可以选择 （4）具有清零开关 （5）完成全部流程：设计规范文档、模块设计、代码输入、仿真、下载验证等，最后就课程设计本身提交一篇课程设计报告。 2、数字秒表设计 内容及要求： 设计一用于体育比赛的数字秒表，具体设计要求如下： （1）6位数码管显示，其中两位显示min，四位显示see，显示分辨率为0．01 s。 （2）秒表的最大计时值为59min59．99see。 （3）设置秒表的复位／启动键，按一下该键启动计时，再按即清0。依此循环。 （4）设置秒表的暂行／继续键。启动后按一下暂行，再按继续。依此循环。 （5）完成全部流程：设计规范文档、模块设计、代码输入、仿真、下载验证等，最后就课程设计本身提交一篇课程设计报告。 3、交通信号控制系统设计 内容及要求： 设计一个十字路口交通控制系统,具体设计要求如下： （1）东西（用A表示）、南北（用B表示）方向均有绿灯、黄灯、红灯指示，其持续时间分别是40秒、5秒和45秒, 交通灯运行的切换示意图和时序图分别如图1、图2所示。 （2）系统设有时钟,以倒计时方式显示每一路允许通行的时间。 （3）当东西或南北两路中任一路出现特殊情况时，系统可由交警手动控制立即进入特殊运行状态，即红灯全亮，时钟停止计时，东西、南北两路所有车辆停止通行；当特殊运行状态结束后，系统恢复工作，继续正常运行。 图1 交通灯运行切换示意图

B红 CP A绿 A黄 A红 B黄 B绿 5S 5S 图2 交通灯时序图 （4）完成全部流程：设计规范文档、模块设计、代码输入、仿真、下载验证等，最后就课程设计本身提交一篇课程设计报告。 4、简易密码锁设计 内容及要求 设计一个4位串行数字锁。 （1）开锁代码为4位二进制，当输入代码的位数与锁内给定的密码一致，且按规定程序开锁时，方可开锁，并点亮一个指示灯。否则进入“错误”状态，并发出报警信号。 （2）锁内的密码可调，且预置方便，保密性好。 （3）串行数字锁的报警由点亮一个灯，直到按下复位开关，报警才停下。此时，数字锁又自动等待下一个开锁状态。 （4）完成全部流程：设计规范文档、模块设计、代码输入、仿真、下载验证等，最后就课程设计本身提交一篇课程设计报告。 5、出租车计价器设计 内容及要求 （1）设一个出租车自动计费器，计费包括起步价、行驶计费和等待计费三个部分，用4个数码管显示出金额数目，最大值为999.9元，最小计价单位为0.1元。行驶里程在3公里范围内且等待时间未超过三分钟时按起步价8元计费；行驶里程超过三公里后按每公里2元收费；等待时间超过三分钟后按每分钟1元收费。等待时间用两个数码管显示，最大值为59分钟。 总费用=起步价+（里程-3km ）*里程单价+（等待时间-3）*等候单价 （2）能够实现的功能： 显示汽车行驶里程：用四位数字显示，单位为km 。 计程范围为0~99km ，计程分辨率为1km 。 显示等候时间：用两位数字显示分钟，单位为min 。计时范围为0~59min ，计时分辨率为1min 。

FPGA开发设计流程和功能实现

FPGA设计流程与功能实现 前言 本部门所承担的FPGA设计任务主要是两方面的作用：系统的原型实现和ASIC的原型验证。编写本流程的目的是： ●在于规范整个设计流程，实现开发的合理性、一致性、高效性。 ●形成风格良好和完整的文档。 ●实现在FPGA不同厂家之间以及从FPGA到ASIC的顺利移植。 ●便于新员工快速掌握本部门FPGA的设计流程。 由于目前所用到的FPGA器件以Altera的为主，所以下面的例子也以Altera为例，工具组合为modelsim + LeonardoSpectrum/FPGACompilerII + Quartus，但原则和方法对于其他厂家和工具也是基本适用的。

目录 1. 基于HDL的FPGA设计流程概述 (1) 1.1 设计流程图 (1) 1.2 关键步骤的实现 (2) 1.2.1 功能仿真 (2) 1.2.2 逻辑综合 (2) 1.2.3 前仿真 (3) 1.2.4 布局布线 (3) 1.2.5 后仿真（时序仿真） (4) 2. Verilog HDL设计 (4) 2.1 编程风格（Coding Style）要求 (4) 2.1.1 文件 (4) 2.1.2 大小写 (5) 2.1.3 标识符 (5) 2.1.4 参数化设计 (5) 2.1.5 空行和空格 (5) 2.1.6 对齐和缩进 (5) 2.1.7 注释 (5) 2.1.8 参考C语言的资料 (5) 2.1.9 可视化设计方法 (6) 2.2 可综合设计 (6) 2.3 设计目录 (6) 3. 逻辑仿真 (6) 3.1 测试程序（test bench） (7) 3.2 使用预编译库 (7) 4. 逻辑综合 (8) 4.1 逻辑综合的一些原则 (8) 4.1.1 关于LeonardoSpectrum (8) 4.1.1 大规模设计的综合 (8) 4.1.3 必须重视工具产生的警告信息 (8) 4.2 调用模块的黑盒子（Black box）方法 (8) 参考 (10) 修订纪录 (10)

数字电路与逻辑设计实验报告,基于FPGA的数字电子钟的设计与实现

学生实验实习报告册 学年学期： 课程名称： 实验项目：基于FPGA的数字电子钟的设计与实现 姓名： 学院和专业： 班级： 指导教师： 重庆邮电大学教务处制

1.系统顶层模块设计（如：图一 0） 图一0

2.主要功能模块电路设计 2.1分频模块 这是分频模块的顶层设计图主要完成了把50MHz的时钟信号降频为1KHz、500Hz、1Hz 图一 1 图一 1 这是其中100分频计数器的计数器图一 2 图一 2 2.2计时模块 分、秒计时模块（实现模60计数）图二 1 这是两个模60计数器， 图二 1

其中是连在一起的，把秒钟的进位信号接到分钟计数模块的接收端 2.2.1小时计时模块（实现模24计数图二 2） 这是模24计数器（如图：图二 2），是用74390来实现，47390 是下降沿有效 图二 2 2.3数码管动态显示模块 这是动态显示模块的顶层设计图，如图：图二 3 图二 3 2.3.1扫描模块couner6（实现6位数码管的扫描图二 4） 该模块需使用74390设计一个模6的计数器。实现了模值为6的计数功能其中应该接好 global 用作延时

图二 4 位选模块dig_select(3-8译码器用作控制哪一个数码显示器亮) 图二 5 该模块用于选择 6位数码管中的某一位显示相应字形。74138为 图二 5 2.3.2段选模块seg_select 图二 6 该模块功能是从6组4bit信号中选择一组作输出。 图二 6

2.3.3译码模块decoder（实现了把8421码，译码成数码管的显示）图二 7 图二 7 2.4整点报时 设计思路：首先要做到在整点的时候报时（也就是说再整点的时候蜂鸣器响），那么我们就观察在整点的时候电路有什么特征。 我们观察到的特征就是：在整点的时候秒钟，分钟都是为零的，也就是说在正点的时候分钟秒钟的二进制数每位都是为零的，那么这就是我们控制蜂鸣器响的条件了。那就是把秒钟分钟的每个线或非一下就好了。但是我们要实现蜂鸣器响几秒，那么就再秒钟的低两位上就不接，就实现了响四秒。 图三 1 2.5调时功能 在设计调时间功能的时候，首先就想到我们直接在计数器的cp信号上接上一个开关然后手动给cp然后计数器增加，但是我们在不用调时的时候就是正常的时钟，那么我们就用一个二选一数选器来实现选择计数器的cp信号的来自我们手动给还是来自上一个计数器的进位信号。