学习Quartus Prime Lite进行FPGA编程的入门指南

目录

• 开头
• 介绍
• 硬件概述
  • D10 Lite开发板
  • 连接开关和LED
  • Quartus Prime集成开发环境
• 编写VHDL代码
  • VHDL简介
  • 实验代码说明
  • LED和开关的连接
• Quartus Prime的使用
  • 新建项目
  • 设定工作目录和项目名称
  • 添加VHDL文件
  • 设定FPGA型号
  • 编译分析和综合
  • 设定引脚
  • 运行布局和布线
  • 生成可编程文件
• 烧录FPGA板
  • USB Blaster设置
  • 选择文件
  • 开始烧录
• 实验结果
• 结论
• 参考资料

开头

在本视频中，我将向您展示如何使用Intel的DE10 Lite开发板进行实验。DE10 Lite是一块相对便宜的开发板，售价约为85美元。它具有强大的性能，适用于想要轻量级开发板的人。本实验的目标是介绍Quartus Prime和FPGA板的使用，以及连接开关和LED。在本实验中，您将直接将开关连接到LED，并使用提供的VHDL代码进行编程。

介绍

欢迎来到这个视频，我将在这个视频中运行Intel实验室的DE10 Lite开发板的第一个实验的第一部分。DE10 Lite是一块相对便宜的开发板，Intel通过泰雷兹兹购买，您可以在网上找到它，我上次检查的价格约为85美元，所以如果您想要一块轻量级的开发板，那么这是一块相对便宜但功能强大的开发板。本实验使用Quartus软件，以及在DE10 Lite上编程的基础知识的介绍。

硬件概述

D10 Lite开发板

DE10 Lite是一块功能强大的开发板，售价相对较低，适用于开发者。它具有许多输入输出接口，包括开关和LED，这使得它非常适合本实验。DE10 Lite的硬件规格和功能使其成为学习和开发FPGA的理想选择。

连接开关和LED

在本实验中，我们将连接开发板上的开关和LED。开关位于开发板的一侧，LED位于开关的上方。我们将使用提供的VHDL代码将开关与LED连接起来。当我们切换开关时，对应的LED将点亮或关闭，这是一个简单但有趣的实验。

Quartus Prime集成开发环境

Quartus Prime是一款强大的FPGA设计软件，我们将在本实验中使用它来编写和编译VHDL代码。它具有直观的用户界面和丰富的功能，可以帮助我们轻松地进行FPGA编程。使用Quartus Prime，我们可以创建新项目、添加文件、设置引脚分配，并将编译后的代码烧录到FPGA开发板上。

编写VHDL代码

VHDL简介

VHDL是一种用于描述数字电路和系统的硬件描述语言。在本实验中，我们将使用VHDL编写代码，以便将开关与LED连接起来。VHDL语言使用模块化和层次化的方法，可以帮助我们组织和管理复杂的电路设计。

实验代码说明

我们已经为您提供了所需的VHDL代码。这段代码定义了一个实体，该实体有一个输入端口和一个输出端口。输入端口是开关，输出端口是LED。我们将编写的代码将开关的状态传递给LED，从而实现开关控制LED灯的功能。

LED和开关的连接

通过在VHDL代码中指定开关和LED的连接方式，我们可以将它们直接连接起来。这样，开关的状态变化会直接影响LED的状态。在DE10 Lite开发板上，开关位于板子的一侧，LED位于开关的上方。通过正确连接开关和LED，我们可以实现开关控制LED灯的功能。

Quartus Prime的使用

新建项目

在使用Quartus Prime之前，我们需要创建一个新项目。通过新项目向导，我们可以设置项目的文件夹和名称，并选择一个FPGA型号。

设定工作目录和项目名称

在新项目向导中，我们需要指定项目的工作目录和名称。工作目录是我们将在其中保存项目文件的文件夹。此外，我们还需要为项目指定一个名称。

添加VHDL文件

在项目中添加VHDL文件非常简单。我们可以使用“添加文件”选项来添加现有的VHDL文件，或使用“创建新文件”选项创建一个新的VHDL文件。

设定FPGA型号

在Quartus Prime中，我们需要定义所使用的FPGA型号。这是因为不同的FPGA板具有不同的架构和引脚数量。在设置中选择正确的FPGA型号非常重要，以确保我们的代码与该型号兼容。

编译分析和综合

一旦我们设置好了项目的文件和FPGA型号，我们就可以进行代码编写和编译分析。编译分析将检查代码中的语法错误，并生成相应的综合结果。这个过程很快，通常只需几秒钟就可以完成。

设定引脚

在Quartus Prime的引脚分配器中，我们需要指定开关和LED的连接方式。通过将开关与LED正确地分配给FPGA引脚，我们可以实现开关控制LED灯的功能。

运行布局和布线

在进行引脚分配后，我们可以运行布局和布线过程。布局和布线过程将根据引脚分配和硬件规格，确定FPGA内部各个元件的布局和互连方式。这个过程可能需要一些时间，特别是对于较大的项目。

生成可编程文件

一旦布局和布线完成，我们就可以生成可编程文件。这些文件包含了将被烧录到FPGA板上的编程代码。在生成可编程文件之前，我们可以选择指定生成文件的类型和存储位置。

烧录FPGA板

USB Blaster设置

在将可编程文件烧录到FPGA板之前，我们需要进行USB Blaster设置。我们需要在Quartus Prime中选择正确的USB Blaster，以确保可以正确地与FPGA板通信。

选择文件

在进行USB Blaster设置后，我们可以选择要烧录的文件。选择之前生成的可编程文件，这些文件将被写入FPGA板的存储器中。

开始烧录

一旦文件选择完成，我们就可以开始烧录FPGA板了。这个过程需要一些时间，具体时间取决于文件的大小和板子的性能。一旦烧录完成，我们就可以断开与计算机的连接，将FPGA板连接到其他设备并开始测试。

实验结果

通过正确连接开关和LED，并编写适当的VHDL代码，我们可以实现开关控制LED灯的功能。当切换开关时，相应的LED灯会点亮或关闭。这个实验非常简单，但可以帮助我们了解如何使用Quartus Prime和FPGA板进行简单的硬件编程。

结论

在本视频中，我们演示了如何使用DE10 Lite开发板进行实验，并使用Quartus Prime编写和编译VHDL代码。我们通过连接开关和LED，并编写代码来控制LED的状态。这个实验为我们提供了一个入门级的了解，帮助我们理解FPGA的基本原理和编程方法。

参考资料

• Intel DE10 Lite官方网站
• Quartus Prime用户手册