实验一 加法器
一.
1. 2. 3. 4.
实验目的
掌握QuartusⅡ的原理图输入设计方法
学会使用QuartusⅡ进行编译、仿真、锁定管脚、下载 掌握多位全加器的设计方法 熟悉实验板的部分电路
二. 预备知识
利用EDA工具进行原理图输入设计的优点是，设计者能利用原有的电路知识迅速入门，完成较大规模的电路系统设计，而不必具备许多诸如编程技术、硬件语言等新知识，而且直观，根据数字电路的知识即可完成。
QuartusⅡ提供了功能强大，直观便捷和操作灵活的原理图输入设计功能，同时还配备了适用于各种需要的元件库，其中包含基本逻辑元件库（如与非门、反向器、D触发器等）、宏功能元件（包含了几乎所有74系列的器件），以及功能强大，性能良好的类似于IP Core的兆功能块LPM库。但更为重要的是，QuartusⅡ还提供了原理图输入多层次设计功能，使得用户能设计更大规模的电路系统，以及使用方便精度良好的时序仿真器。
三. 实验步骤
设计思路
1位全加器可以用两个半加器及一个或门连接而成，因此需要首先完成半加器的设计。 设输入信号为A,B，so为半加和，co为进位。
根据数字电路的知识，我们可以列出半加器的真值表，如表1-1所示。
表1-1 半加器真值表
输入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 So 0 1 1 0 输出 Co 0 0 0 1 根据真值表，我们可以得出输出和输入之间的关系，如式1-1所示。
?so?AB?AB?(A?B) ?co?A?B?A and B ? (1-1)
根据上式我们得出，so为两个输入信号的异或（xor门），co为两个信号的与（and门）。 步骤1：为本项设计建立文件夹
任何一项设计都是一项工程（Project），QuartusII以工程方式对设计过程进行管理，工程中存放创建FPGA配置文件需要的所有设置和设计文件。设计前一般首先为此工程建立一个放置与此工程相关的所有
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。
为了区分方便起见，每个同学在E盘建立一个以自己英文名字的一级文件夹，一级文件夹下建立二级文件夹，二级文件夹的名字为shiyan_1，第二个实验的二级文件夹为shiyan_2，……，在E盘中，设路径
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为：e:\\MYNAME\\shiyan_1。MYNAME为自己的英文名字。
注意：QuartusII为英文软件，不支持全角字符，故文件夹不能用中文（包括放在“桌面”文件夹下），也不能带空格。
不要将文件夹设在计算机已有的安装目录下，更不要将工程文件直接放在安装目录下。 步骤2：建立设计工程
1、点击桌面的QuartusII的快捷方式图标，或在Windows桌面选择“开始”→“程序”→“Altera”→Quartus II 8.0→Quartus II 8.0 (32-Bit),打开QuartusⅡ8.0软件。 如果第一次使用QuartusII软件，需要安装License 安装QuartusII软件License。（第一次使用）
软件界面如图1-1所示。????????
执行菜单 File（文件）?New Project Wizard…（新建工程向导），如图1-1所示。
图1-1 新建工程菜单
2、弹出如图1-2所示的新建工程向导介绍界面，介绍了新建工程所包含的步骤，可以勾选“Don?t show me this introduction again”使以后每次新建工程时不再出现该介绍界面。
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图1-2 新建工程向导介绍界面
3、点击“Next >”按钮。弹出如图1-3所示的新建工程向导步骤一对话框。
图1-3 新建工程向导步骤一对话框
其中第一项为新建工程的目录，点击右面的“…”按钮，弹出图1-4的选择文件夹对话框，选择选择合适的硬盘分区和已有的文件夹；或点击右上方的“创建文件夹”按钮可以新建文件夹。选择好合适的文件夹后，点击右下方的“打开(O)”按钮即完成存放工程的文件夹的设置。
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图1-4 选择工程文件夹对话框
其中第二项为新建工程命名，一般新建工程的名字和工程的功能有关，故我们在这里命名为half_adder。
其中第三项为新建工程的顶层文件名，系统默认和工程名相同即half_adder。
注意：工程即项目，而顶层文件相当于其它编程软件的主程序，在软件编译时只编译顶层文件和与其相关的文件，在编译前，可以重新设置或更改顶层文件为其它已存在的文件。
点击“Use Existing Project Setting…”按钮可以复制已存在的工程到新建工程中。(此略) 4、点击图1-3的“Next”按钮，弹出如图1-5所示的新建工程向导步骤二对话框。该步骤可以进行“在该工程中添加已存在的文件”，因我们的文件夹是空的，没有有效的文件，故跳过该步。
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图1-5 添加文件对话框
5、点击“Next >”，弹出如图1-6所示的选择器件对话框。其中“Family”选项卡用来选择工程设计中所使用的器件的系列。Altera公司的FPGA器件根据生产工艺和功能分为许多种系列，每种系列又包含若干器件。我们根据实验箱器件配备的器件，选择Cyclone系列。为了快速选择使用的器件，可以在“Show in ?Available device? list”分别对“Package”(封装)、“Pin count”(管脚数)、“Speed grade”(器件速度等级)进行设置对“Available device：”(符合条件的器件) 进行筛选，以快速的对所使用的器件。
我们使用的器件是Cyclone系列的EP1C6Q240C8或EP1C12Q240C8器件。其中器件名称中部分字母的含义：
Q，代表封装为PQFP，即塑料四方扁平封装，芯片的四周均有引脚。 240：指器件的管脚数，因为是四边管脚数相同，故每边240个管脚。 8：代表速度等级为8，一般来说，器件速度等级越小，速度越快。
6或12：指器件的容量，有时也用逻辑单元、门数等表示。一般来说EP1C12Q240C8的容量是EP1C6Q240C8的容量的2倍。
对于其它符号的含义，可查找相关资料。
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