eda-sopc实验箱简介

第一章 实验箱简介

EDA/SOPC实验箱是集EDA和SOPC开发为一体的综合性实验箱，它不仅可以独立完成几乎所有的EDA设计，也可以完成大多数的SOPC开发。

采用Altera公司的Cyclone系列的30万门FPGA为核心，整个系统采用模块化设计，各个模块之间可以自由组合，使得该实验箱的灵活性大大提高。同时实验箱还提供了丰富的接口模块，供人机交互，从而大大增加了实验开发者开发的乐趣，满足了普通高等院校、科研人员等的需求。

开发工程师可以使用VHDL语言、Verilog HDL语言、原理图输入等多种方式，利用Altera公司提供的Quartus II及NiosII软件进行编译，下载，并通过EDA/SOPC实验箱进行结果验证。实验箱提供多种人机交互方式，如键盘阵列、按键、拨挡开关输入；七段码管、大屏幕图形点阵LCD显示；串口通信；VGA接口、PS2接口、USB接口、Ethernet接口等，利用Altera公司提供的一些IP资源和Nios 32位处理器，用户可以在该实验箱上完成不同的SOPC设计。

EDA/SOPC实验箱提供的资源有：

? Altera公司的EP1C6Q240C8，30万门级FPGA，另外可选配更高资源的FPGA ? FPGA配置芯片采用可在线变成的EPCS4，通过JTAG口和AS口即可完成设计的

固化

? 1个数字时钟源，提供48MHz、12MHz、1MHz、100KHz、10KHz、1KHz、100Hz、

10Hz、2Hz和1Hz等多个时钟

? 1个模拟信号源，提供频率和幅度可调的正弦波、三角波和方波 ? 1个串行接口，用于完成与计算机的通信 ? 1个VGA接口

? 1个PS2接口，可以接键盘或鼠标

? 1个USB接口，利用PDIUSBD12芯片实现USB协议转换 ? 1个Ethernet接口，利用RTL8019芯片实现TCP/IP协议转换 ? 基于SPI接口的音频CODEC模块

? 1个输入、输出探测模块，供数字信号的观察 ? 16个LED显示 ? 8个拨挡开关输入 ? 8个按键输入

? 1个4X4键盘阵列 ? 8个七段码管显示 ? 1个扬声器模块 ? 1个交通灯模块 ? 1个直流电机模块

? 1个高速AD和1个高速DA ? 240×128大屏幕图形点阵LED显示 ? 存储器模块提供256K×32bit(8Mbyte)的SRAM和8M×8Bit的FLASH ROM 实验箱基本布局如下图1-1所示：

图1-1 EDA/SOPC 试验箱系统布局

下面就部分模块做简要介绍。 FPGA模块

FPGA采用Altera公司提供的Cyclone系列的EP1C6Q240C8，该芯片采用240脚的PQFP封装，提供173个IO接口。该芯片拥有12060个LEs；52个M4K RAM Block；总共可以提供239616Bit的RAM；另外芯片内部还自带有2个锁相环，可以在高速运行的时候保证系统时钟信号的稳定性。

FPGA与实验箱上提供的各个模块都已经连接好（详情请查看附录1），这样就避免了实验过程中繁琐的连线以及由于连线造成的不稳定的后果。

配置模块

本实验箱的配置芯片采用可在线多次编程的EPCS4，该芯片通过AS口下载，即可完成FPGA设计的固化。这样就避免了用户需要多条电缆或者需要编程器才能完成固化的任务，同时也方便了用户只需一条下载电缆即可完成FPGA的配置和EPCS4的编程。

时钟模块

时钟的产生由有源晶振产生48MHz的时钟信号，再由CPLD分频完成多种时钟信号的产生。时钟信号已经在系统板上连接到FPGA的全局时钟引脚（PIN_28），只需要通过时钟模块的简单跳线，即可完成FPGA时钟频率的选择。 USB模块

USB模块采用Philips公司的PDIUSBD12芯片，它通常用作微控制器系统中实现与微控制器进行通信的高速通用并行接口。它还支持本地的DMA传输。

PDIUSBD12完全符合USB1.1版的规范、它还符合大多数器件的分类规格：成像类、海量存储器件、通信器件、打印设备以及人机接口设备。另外该芯片还集成了许多特性，包括SoftConnectTM、GoodLinkTM、可编程时钟输出、低频晶振和终止寄存器集合，所有这些特性都为系统显著的节约了成本，同时使USB功能在外设上的应用变得容易。 存储器模块

实验箱上提供了256K×32Bit的SRAM和8M×8Bit的FLASH ROM，其中SRAM主要是为了在开发SOPC是存放可执行代码和程序中用到的变量，而FLASH则是用来固化调试好的SOPC代码等。SRAM选用两片ISSI公司的IS61LV25616（256K×16Bit）进行数据线并联从而扩展为256K×32Bit的存储区；FLASH ROM采用的是AMD公司的AM29LV017D，其容量为8Mbyte。

Ethernet模块

Ethernet模块采用的TCP/IP转换芯片为RTL8019AS芯片，该芯片是一款高集成度、全双工以太网控制器，内部集成了三级省电模式，由于其便捷的接口方式，所以成了多数系统设计者的首选。RTL8019AS支持即插即用标准，可以自动检测设备的接入，完全兼容Ethernet II以及IEEE802.3 10BASE5、10BASE2、10BASET等标准，同时针对10BASET还支持自动极性修正的功能，另外该芯片还有很多其他功能，此处不再赘述。 高速AD&高速DA

本实验箱中采用的高速AD为TLC5510，TLC5510是一个8位高速AD，其最高转换速率可到20MSPS，单5V供电，被广泛的应用在数字电视、医疗图象、视频会议等高速数据转换的领域。

本实验箱中采用的高速DA位TLC5602，该芯片也是一个单5V供电的8位高速DA，其最高转换输率可到33M，足以满足一般数据处理的场合。

240×128图形点阵LCD

本实验箱所用的图形点阵LCD为240×128点，可以用来显示图形、曲线、文本、字符等等。显示模块内嵌有T6963C控制器，在该液晶显示模块上已经实现了行列驱动器及显示缓冲区RAM的接口，同时也硬件设置了液晶的结构：单屏显示、80系列的8位微处理器接口、显示屏长度为30个字符、宽度为16个字符等。

第二章 软件的安装及设置

Quartus II 7.1和NiosII 7.1软件是07年新出的Altera公司SOPC电子 设计自动化开发软件，有网络版和订购版两种，网络版是免费的，你需要到Altera公司的网页（www.altera.com）去下载，还要申请一个License.dat授权文件（软件安装部分有详细说明），其订购版需要到Altera公司的中国代理或网上购买。免费的Quartus II网络版包括了订购版的大部分功能，以及设计Altera最新CPLD和低成本FPGA系列所需的一切，它还支持Altera高密度系列中的入门级型号。当然可以使用我们随附光盘破解的Quartus II 7.1和NiosII 7.1软件。而对于EDA使用MAX+plusII软件的用户可以转向使用Quartus II 软件，您可以得到更好的性能，使用效率更高的功能。

该软件可运行在Windows2000/NT及WindowsXP操作系统下。PC机的配置须满足以下要求：

Pentium II PC 400 MHz或者更快的主频 Microsoft WindowsXP或者Windows2000 具有以下一个或多个端口：

使用USB-Blaster或者MasterBlaster通信电缆的USB端口(仅对Windows2000和WindowsXP)

使用EthernetBlaster通信电缆的以太网端口

使用ByteBlasterII、ByteBlasterMV或者ByteBlaster并口下载电缆的并行端口 使用MasterBlaster通信电缆的串行端口

以下Quartus II 7.1和NiosII 7.1的安装步骤是以百科融创SOPC教学仪器实验箱随附光盘软件为例介绍的。

一、首先把光盘软件里的Quartus 7.1文件夹复制到PC机的某一路径下（也可用光盘安装），路径最好不要出现中文字符。如: D: \\ Quartus 7.1。

二、双击打开Quartus 7.1 文件夹，打开71_quartus_windows文件，安装setup.exe,如图2-1(a,b,c)。

(a)

(b)

（c）

图2-1 安装Quartus II 7.1

三、点Next，在出现图2-2所示对话框时选接受协议，点击Next，在出现安装路径选

择时，默认C盘路径，如果C盘空间足够，可以按默认路径安装，也可点Browse选择安装路径，如：D:\\Altera。

图2-2 安装Quartus II 7.1

四、接下来一直按默认点下一步直至安装完成点finish即可。

五、返回Quartus 7.1 安装文件夹，选择71_nios2eds_widows文件夹下的setup.exe图标安装Nios II 71。如图2-4所示。

(a)

(b)

图2-4：安装Nios II 71

六、按安装提示点下一步，在是否接受协议选择Yes，在安装路径选择时同样可以按照默认路径安装（如果步骤三是在默认路径下安装的，这一步也按照默认路径来安装），也可点Browse选择其他安装路径，但是要在步骤三的同一目录下，如D:\\Altera\\71，如图2-5所示。

图2-5 安装Nios II 71

七、接下来的安装按提示点Next,至安装完成点finish即可完成对Nios II的安装。

八、返回Quartus 7.1安装软件文件夹，安装ip，选择71_ip_widows文件夹下的setup.exe图标进行安装。如图2-6所示。

(a)

(b)

图2-6 安装ip核

九、根据安装向导进行安装，在接受协议选择Yes，安装路径选择与NiosII安装路径（见步骤六）一致，其他的按Next直至finish。

十、返回Quartus7.1安装软件夹，安装SPI，如图2-7所示。

(a)

(b)

图2-7 安装SP1

十一、按照安装提示直至安装完成，路经同样选择与之前同一文件夹下，如：D:\\Altera。 十二、license授权文件的配置设置。返回Quartus7.1安装文件夹，打开q2 7_1 crack for pof文件夹，如图2-8所示。把Sys_cpt.dll文件复制到安装目录bin子目录下，如：D:\\Altera\\quartus\\bin。并把原来的Sys_cpt.dll文件覆盖。如图2-9所示。

图2-8 license文件的设置

(a) (b)

(c)

图2-9 license文件的设置

十三、在q2 7_1 crack for pof文件夹下的license.dat文件，用记事本方式打开，如图2-10所示。

图2-10 license文件的设置

十四、把license文件里原有的HOST ID全部替换成自己PC机的有线网的物理地址。可以在DOS命令（桌面开始菜单\\运行，打开cmd进入）下输入ipconfig /all命令查找自己主机物理地址，操作如图2-11，2-12所示。（也可打开QuartusII7.1软件在license设置窗口的Local system into第一项查找到自己主机的物理ID——见图2-15，2-16）。

十五、把上一步骤更改过的license文件另存为安装目录下quartus文件夹中。如图2-13。

(a) (b)

图2-13 license文件的保存

十六、这时打开已经安装好的quartus II 7.1软件，第一次打开会出现如图2-14界面，选择第三项进入license文件的设置，也可以从才菜单Tools

图2-14 license 设置窗口

图2-15 设置license文件

十七、在图2-15的窗口中选择修改过HOST ID安装目录quartus下的license文件，点OK，这时license文件就设置好了。成功设置授权文件会在Current License和License AMPP/MegaCore functions窗口把授权功能显示出来，如图2-16所示。否则，要是这些窗口没有东西就没有设置对license，须按步骤十二到步骤十七重新设置一次。

图2-16 成功设置license的界面

到此，相应的开发软件安装并设置好了，软件具体的操作使用结合实验穿插到实验指导书中。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/hzlh.html