数字电路的FPGA设计与实现-基于Quartus Prime和Verilog HDL-第2讲-FPGA开发平台和工具

第2讲-FPGA开发平台和工具1数字电路的FPGA设计与实现——基于QuartusPrime和VerilogHDLFPGADesignandImplementationofDigitalCircuits——BasedonQuartusPrimeandVerilogHDLEP4CE15F23C8N芯片介绍IntroductiontoEP4CE15F23C8N“2.12EP4CE15F23C8N芯片

EP4CE15F23C8N芯片是Altera的低成本、低功耗CycloneIV系列FPGA，它建立在成熟的60纳米低功耗工艺之上，只需要两路电源供电，简化了电源分配网络，降低电路板成本，减小了电路板面积，缩短了设计时间。

CycloneIV系列FPGA提供了从6272到114480逻辑单元的扩展密度，架构包括多达115K垂直排列的LE，4Mbit的嵌入式存储器（按9Kbit（M9K）块排列）以及266个18×18嵌入式乘法器。3FPGA高级开发系统FPGAAdvancedDevelopmentSystem“2.24LY-EP4CM型FPGA高级开发系统

LY-EP4CM型FPGA高级开发系统上的核心板通过两个连接器将148个可用I/O引出给平台上的外设使用，剩下的用于核心板上的外扩SDRAM、配置FLASH及JTAG下载等。5拨动开关电路

拨动开关电路在数字电路实验中主要用于作为二进制编码输入的控制，以SW0为例，SW0的公共端（2号引脚）经限流电阻后连接到SW0网络，当SW0上拨时，公共端与3号引脚的KEY_+3V3相连，SW0输出为高电平，同时，SW0又与芯片引脚相连，即引脚输入为1；反之，当SW0下拨时，公共端与1号引脚的GND相连，引脚输入为0，从而实现了数字电路0/1的编码输入控制。6LED电路

LED电路在数字电路实验中用于作为二进制编码输出的显示，以LED0为例，LED0的负极一端与GND相连，正极一端经过一个限流电阻后连接到LED0网络，而LED0网络又与芯片引脚相连，因此，当引脚输出为1时，LED0网络输入一个高电平，LED0便会被点亮；反之，当引脚输出为0时，LED0则会熄灭，从而利用LED实现了数字电路0/1的编码输出显示。7独立按键电路

独立按键电路在数字电路实验中的主要作用是作为系统按键来使用的，在数模和模数转换实验中主要用于设置波形。以KEY1为例，当KEY1未按下时，KEY1网络与高电平相连，芯片引脚为高电平；当KEY1按下时，KEY1网络与GND相连，引脚为低电平，由此便可以通过读取V5引脚的电平来判断按键是否按下。8七段数码管电路

七段数码管电路在数字电路中用于作为数字或简单字符的显示，以七段数码管U502的电路为例，U502是一个4位共阳型七段数码管，通过12个引脚可以控制数码管每一位的点亮与熄灭，其中，引脚6、8、9、12为位选引脚，分别用于控制SEL0～SEL3哪一位数码管点亮，其余8个数据引脚则用于控制数码管的哪一段被点亮。9D/A转换电路

D/A转换电路在数字电路实验中用于将并行二进制的数字量转换为连续变化的直流电压或直流电流，FPGA高级开发系统搭载了以数模转换芯片AD9708为核心的D/A转换电路。10A/D转换电路

A/D转换电路在数字电路实验中用于将连续变化的模拟信号转换为离散的并行二进制数字信号，FPGA高级开发系统搭载了以模数转换芯片AD9280为核心的A/D转换电路。11系统可开展的实验12序号实验名称序号实验名称1集成逻辑门电路功能测试8数据选择器设计2基于原理图的简易数字系统设计9触发器设计3基于HDL的简易数字系统设计10同步时序逻辑电路分析与设计4编码器设计11异步时序逻辑电路分析与设计5译码器设计12计数器设计6加法器设计13移位寄存器设计7比较器设计14数模和模数转换设计软件安装和配置SoftwareInstallationandConfiguration“2.313QuartusPrime简介14

QuartusPrime是Intel公司收购Altera公司后，为Intel可编程逻辑器件CPLD/FPGA开发推出的新版EDA工具，它集成了设计输入、逻辑综合、引脚分配、布局布线、时序仿真、器件编程等FPGA开发工具，支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（AlteraHardwareDescriptionLanguage）