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分享書本--明德?lián)P點(diǎn)撥FPGA高手進(jìn)階
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Quartus II 是Altera公司的綜合性PLD/FPGA開發(fā)軟件，原理圖、VHDL、Verilog HDL以及AHDL（Altera Hardware 支持Description Language）等多種設(shè)計(jì)輸入形式，內(nèi)嵌自有的綜合器以及仿真器，可以完成從設(shè)計(jì)輸入到硬件配置的完整PLD設(shè)計(jì)流程。
Quartus II可以在XP、Linux以及Unix上使用，除了可以使用Tcl腳本完成設(shè)計(jì)流程外，提供了完善的用戶圖形界面設(shè)計(jì)方式。具有運(yùn)行速度快，界面統(tǒng)一，功能集中，易學(xué)易用等特點(diǎn)。
Quartus II支持Altera的IP核，包含了LPM/MegaFunction宏功能模塊庫(kù)，使用戶可以充分利用成熟的模塊，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性、加快了設(shè)計(jì)速度。對(duì)第三方EDA工具的良好支持也使用戶可以在設(shè)計(jì)流程的各個(gè)階段使用熟悉的第三方EDA工具。
上面是Quartus II的官方介紹，通俗地說，Quartus將verilog或VHDL描述的代碼，變成電路，然后加載到FPGA芯片上運(yùn)行。在工具中，你可以改變管腳的位置、電路的布局，按需求優(yōu)化電路等。
Quartus II是Altera公司的，僅適合用于Altera的芯片。如果是Xilinx芯片，則需要使用ISE或Vivado。
本書所有的講解和例程都是基于Altera芯片，綜合工具則使用Quartus II 9.2版本。需要強(qiáng)調(diào)的是，無論是Altera還是Xilinx，其FPGA設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思想都是一樣的，這也是最值得我們學(xué)習(xí)的內(nèi)容。至于軟件工具，Quartus II和ISE非常相似的，無非就是界面不同，只要掌握了一個(gè)綜合工具，就很容易熟悉另一套工具。
1.2 Quartus II軟件安裝
如非特別說明，明德?lián)P提供的例程都是基于Quartus II 9.2版本，在此版本上可以直接打開工程，綜合后得到可以加載到FPGA上的電路網(wǎng)表。如果您安裝了更高版本的Quartus II，則無須再重裝Quartus II 9.2版本。但高版本的Quartus II，打開明德?lián)P工程時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，錯(cuò)誤的解決辦法請(qǐng)看2.3節(jié)：Quartus II編譯常見問題。
1.2.1 Quartus II軟件安裝
Quartus II 9.2 網(wǎng)盤下載地址：http://yunpan.cn/Q7cq9eiC78Rge 提取碼 8ceb。其支持WIN7、XP等 32位和64位操作系統(tǒng)。
Quartus II與一般的軟件的安裝過程一樣，安裝非常簡(jiǎn)單，在此不再闡述。需要注意的是：安裝路徑不要包含有空格、中文或特殊字符。
1.2.2 Quartus II軟件破解
Quartus II安裝后還需要破解才行使用，在下載軟件時(shí)，同時(shí)會(huì)下載明德?lián)P科教破解器文件。其破解步驟可歸納為：
1. 獲取網(wǎng)卡地址
依次輸入windows開始菜單+R-->輸入cmd-->輸入ipconfig/all
找到本地連接的網(wǎng)卡物理地址并記錄，如下圖，記錄下物理地址00E06F262701。注意，請(qǐng)認(rèn)準(zhǔn)“本地連接”，千萬不要選擇無線連接。
2. 修改license.dat文件
將license.dat內(nèi)的 “HOSTID=”后面的內(nèi)容，用剛記下的網(wǎng)卡地址替換，文本中有兩處要替換，并將其另存到：quartus安裝目錄\91sp2\quartus中。
3. 替換bin文件
將文件夾bin復(fù)制到目錄quartus安裝目錄\91sp2\quartus\bin，覆蓋掉相應(yīng)的文件；(注意，bin 32的內(nèi)容拷到bin目錄，bin 64的內(nèi)容拷到bin64目錄，兩個(gè)都要拷)
4. 運(yùn)行Quartus II
5. 指定lincese文件
當(dāng)詢問到license時(shí)，選擇 "Specify valid license file"，指定到文件：quartus安裝目錄\91sp2\quartus\license.dat；或者打開quartus，Tools->License Setup，在彈出窗口中，License file選擇quartus安裝目錄\91sp2\quartus\license.dat。
取消勾選：Use LM_LICENSE_FILE variable。
如下圖所示設(shè)置，按OK完成設(shè)置。
6. 檢查破解是否成功
Ø 打開Quartus II軟件后，如果沒有關(guān)于license的對(duì)話框，則說明初步破解成功。
Ø 下載明德?lián)P提供的FPGA工程，下載地http://www.mdy-edu.com/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=4
下載到電腦后解壓，注意工程路徑不要有空格、中文或者特殊字符，直接用Quartus II打開qpf格式的工程，Processing->Start Compilation，開始對(duì)工程進(jìn)行編譯，如果Quartus II此窗口沒有錯(cuò)誤提示，則說明破解成功。
注意，如果上面窗口有錯(cuò)誤提示，則說明破解有問題，請(qǐng)檢查步驟1~3，特別是網(wǎng)卡物理地址。
2. Questasim 2.1 Questasim介紹
Mentor公司的ModelSim是業(yè)界最優(yōu)秀的HDL語言仿真軟件，它能提供友好的仿真環(huán)境，是業(yè)界唯一的單內(nèi)核支持VHDL和Verilog混合仿真的仿真器。它采用直接優(yōu)化的編譯技術(shù)、Tcl/Tk技術(shù)、和單一內(nèi)核仿真技術(shù)，編譯仿真速度快，編譯的代碼與平臺(tái)無關(guān)，便于保護(hù)IP核，個(gè)性化的圖形界面和用戶接口，為用戶加快調(diào)錯(cuò)提供強(qiáng)有力的手段，是FPGA/ASIC設(shè)計(jì)的首選仿真軟件。
上面是Mentor官方對(duì)modelSim的描述，簡(jiǎn)而言之，modelsim是對(duì)VHDL、verilog代碼進(jìn)行軟件仿真的工具，它不關(guān)心代碼是否能綜合出電路、不關(guān)心電路的規(guī)模，一切與電路無關(guān)，只在軟件層面（語法層面）上檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確性，即檢查邏輯是否正確。
Questasim和modelsim一樣，是工業(yè)界最優(yōu)秀的語言仿真器，它提供最友好的調(diào)試環(huán)境，是FPGA、ASIC設(shè)計(jì)的RTL級(jí)和門級(jí)電路仿真的首選工具。
可能有人會(huì)問Questasim和ModelSim有什么區(qū)別？其實(shí)這兩個(gè)軟件的功能和速度都沒有太大區(qū)別，界面也幾乎一樣。明德?lián)P對(duì)于使用modelsim還是Questasim，包括軟件版本等，都沒有要求，如果您已經(jīng)安裝了Modelsim或者Questasim，則可以跳過此節(jié)，不需要重裝安裝。
2.2 Questasim安裝本書明德?lián)P選擇questasim 10版本。軟件下載地址：http://yunpan.cn/Q7cY8S67qH6gb 提取碼 33c3
1. 打開questasim安裝包
雙擊 Questasim-win32-10.1b.exe，然后雙擊next。
2. 選擇安裝路徑
下圖是選擇安裝路徑。建議安裝在C盤（本軟件占用的空間不大），不安裝在C盤的，起碼要在其它盤的根目錄下安裝（注意，路徑不能有空格、中文或者特殊字符）。
繼續(xù)next它會(huì)提示是否創(chuàng)建一個(gè)新文件夾，點(diǎn)擊是。
3. 軟件安裝
點(diǎn)擊agreement，然后就是等待軟件的安裝，此軟件安裝不用太久。加載完成后先，要選擇否 NO 。
到此，軟件已經(jīng)安裝到你的電腦上了。但我們還需要對(duì)它進(jìn)行破解。
2.3 Questasim破解
軟件安裝后，需要破解才能使用，在下載軟件時(shí)，同時(shí)包括一個(gè)目錄：明德?lián)P科教破解器。里面包括了破解所需要的文件。
1. 復(fù)制文件到win32目錄
復(fù)制以下兩個(gè)文件MentorKG.exe和patch_dll.bat到軟件安裝根目錄win32目錄下。
2. 運(yùn)行patch_dll.bat文件
運(yùn)行patch_dll.bat，此時(shí)會(huì)生成一個(gè)txt文件。將txt文件另存，另存的路徑為：C:\modeltech_10.1a\LICENSE.TXT。
出現(xiàn)此時(shí)出錯(cuò)，請(qǐng)檢查路徑是否包含中文、空格、特殊字符等。
3. 新建系統(tǒng)環(huán)境變量
點(diǎn)擊電腦的開始菜單，在搜索框里搜索“環(huán)境變量”；或者右擊我的電腦，屬性，高級(jí)系統(tǒng)設(shè)置，高級(jí)，環(huán)境變量。彈出如下窗口：
在系統(tǒng)變量那里，選擇新建，并輸入如下內(nèi)容：變量名：LM_LICENSE_FILE，變量值：C:\modeltech_10.1a\LICENSE.TXT，確定。關(guān)閉環(huán)境變量窗口。
4. 破解確認(rèn)
打開questasim軟件，打開后如果沒有任何提示，則說明破解完成。
3. Gvim 3.1 GVIM介紹
Vim是從vi發(fā)展出來的一個(gè)文本編輯器。代碼補(bǔ)全、編譯及錯(cuò)誤跳轉(zhuǎn)等方便編程的功能特別豐富，在程序員中被廣泛使用。和Emacs并列成為類Unix系統(tǒng)用戶最喜歡的編輯器。Vim的第一個(gè)版本由Bram Moolenaar在1991年發(fā)布。最初的簡(jiǎn)稱是Vi IMitation ，隨著功能的不斷增加，正式名稱改成了Vi IMproved。現(xiàn)在是在開放源代碼方式下發(fā)行的慈善軟件。
Vim是Linux上著名的文本編輯器，他是早年的Vi編輯器的加強(qiáng)版。gVim是Vim的圖形前端，它是跨平臺(tái)的編輯器，基本上主流的操作系統(tǒng)上面都有它的版本。這是一個(gè)國(guó)際版本，會(huì)根據(jù)安裝的平臺(tái)自動(dòng)選擇相應(yīng)語言包，支持中文及其各種編碼，連界面也是中文的，請(qǐng)放心使用。這個(gè)極具Unix特色和風(fēng)格(simple is the best)的編輯器相信會(huì)給您帶來不同的感受。
掌握了GVIM的使用方法后，可以極大地提高代碼編寫效率，特別是FPGA中的代碼，基本上都是always結(jié)構(gòu)，大部分代碼都類似或者重復(fù)，使用GVIM更能提高效率，因此明德?lián)P強(qiáng)烈推薦使用。并且，明德?lián)P還修改了GVIM的設(shè)置，使同學(xué)們能非常方便地調(diào)用設(shè)計(jì)文件模板、測(cè)試文件模板和常用的代碼。
需要注意的是，GVIM僅是一個(gè)文本編輯工具，它不具有編譯綜合等功能。
3.2 GVIM的安裝可從以下鏈接下載GVIM的windows版本：http://yunpan.cn/Q7c6Sx9f6frh4 提取碼 ecaa
注意，一定要下載明德?lián)P提供的版本，否則很多模板、快捷命令等會(huì)無法使用。
下載后將包括以下文件：
Ø gvim72_PConline.exe：GVIM的安裝文件
Ø 必讀.txt：GVIM的安裝教程
Ø key_light.v：檢驗(yàn)代碼
Ø 明德?lián)P科教GVIM配置：明德?lián)P提供的GVIM配置文件
GVIM的安裝步驟簡(jiǎn)述如下：
1. 安裝GVIM，雙擊gvim72_PConline.exe，按照提示一路安裝即可。
2. 安裝完成后，將_vimrc文件覆蓋到 安裝目錄\Vim\下的_vimrc。
3. 將filetype覆蓋GVIM安裝路徑下的Vim\vim72\filetype文件。
4. 將systemverilog放入GVIM安裝路徑下的Vim\vim72\syntax文件下。
5. 將vimrc_example.vim覆蓋到Vim\vim72\下面。
6. 檢查GVIM是否正確安裝。
a. 用GVIM打開key_light.v文件，能正常顯示不會(huì)顯示亂碼。Gvim的操作背景為黑色底，黃色字為關(guān)鍵字，紅色為大些參數(shù)，藍(lán)色字為注釋，其他為白色字。如下圖所示。
b. 打開gvim時(shí)，如圖，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)閃爍的光標(biāo)，這時(shí)表示gvim處于命令模式。我們點(diǎn)擊A鍵，這時(shí)閃爍光標(biāo)消失，將Gvim切換到編輯模式，可輸入代碼。
命令模式：
編輯模式
c. 如果我們要退出編輯模式，只需要按ESC鍵，即可退出編輯模式。
d. 如果我們要在這個(gè)文本中找一個(gè)詞，只需要在命令模式下敲如圖命令即可（假如我們要需找reg）
e. 敲“/reg”，然后點(diǎn)擊回車鍵，查找內(nèi)部就會(huì)反標(biāo)，按n鍵跳到下一個(gè)。
f. 在編輯模式下，輸入Shixu，注意S為大寫，如下圖：
然后回車，則Shixu變成以下代碼：
以上文章摘自明德?lián)P點(diǎn)撥FPGA高手進(jìn)階，版權(quán)歸明德?lián)P所有，如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明明德?lián)P，謝謝！
