明德扬点拨FPGA高手进阶 第一章 软件介绍及安装

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1. Quartus II 1.1 Quartus II介绍
Quartus II 是Altera公司的综合性PLD/FPGA开发软件，原理图、VHDL、Verilog HDL以及AHDL（Altera Hardware 支持Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。
Quartus II可以在XP、Linux以及Unix上使用，除了可以使用Tcl脚本完成设计流程外，提供了完善的用户图形界面设计方式。具有运行速度快，界面统一，功能集中，易学易用等特点。
Quartus II支持Altera的IP核，包含了LPM/MegaFunction宏功能模块库，使用户可以充分利用成熟的模块，简化了设计的复杂性、加快了设计速度。对第三方EDA工具的良好支持也使用户可以在设计流程的各个阶段使用熟悉的第三方EDA工具。
上面是Quartus II的官方介绍，通俗地说，Quartus将verilog或VHDL描述的代码，变成电路，然后加载到FPGA芯片上运行。在工具中，你可以改变管脚的位置、电路的布局，按需求优化电路等。
Quartus II是Altera公司的，仅适合用于Altera的芯片。如果是Xilinx芯片，则需要使用ISE或Vivado。
本书所有的讲解和例程都是基于Altera芯片，综合工具则使用Quartus II 9.2版本。需要强调的是，无论是Altera还是Xilinx，其FPGA设计方法和设计思想都是一样的，这也是最值得我们学习的内容。至于软件工具，Quartus II和ISE非常相似的，无非就是界面不同，只要掌握了一个综合工具，就很容易熟悉另一套工具。
 
1.2 Quartus II软件安装
如非特别说明，明德扬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开工程，综合后得到可以加载到FPGA上的电路网表。如果您安装了更高版本的Quartus II，则无须再重装Quartus II 9.2版本。但高版本的Quartus II，打开明德扬工程时可能会出现错误，错误的解决办法请看2.3节：Quartus II编译常见问题。
 
1.2.1 Quartus II软件安装
Quartus II 9.2 网盘下载地址：http://yunpan/Q7cq9eiC78Rge  提取码 8ceb。其支持WIN7、XP等 32位和64位操作系统。
Quartus II与一般的软件的安装过程一样，安装非常简单，在此不再阐述。需要注意的是：安装路径不要包含有空格、中文或特殊字符。
 
1.2.2 Quartus II软件破解
       Quartus II安装后还需要破解才行使用，在下载软件时，同时会下载明德扬科教破解器文件。其破解步骤可归纳为：
1.      获取网卡地址
依次输入windows开始菜单+R-->输入cmd-->输入ipconfig/all
找到本地连接的网卡物理地址并记录，如下图，记录下物理地址00E06F262701。注意，请认准“本地连接”，千万不要选择无线连接。
 
 
2.      修改license.dat文件
将license.dat内的 “HOSTID=”后面的内容，用刚记下的网卡地址替换，文本中有两处要替换，并将其另存到：quartus安装目录\91sp2\quartus中。
 
 
3.      替换bin文件
将文件夹bin复制到目录quartus安装目录\91sp2\quartus\bin，覆盖掉相应的文件；(注意，bin 32的内容拷到bin目录，bin 64的内容拷到bin64目录，两个都要拷)
4.      运行Quartus II
5.      指定lincese文件
当询问到license时，选择 "Specify valid license file"，指定到文件：quartus安装目录\91sp2\quartus\license.dat；或者打开quartus，Tools->License Setup，在弹出窗口中，License file选择quartus安装目录\91sp2\quartus\license.dat。
取消勾选：Use LM_LICENSE_FILE variable。
如下图所示设置，按OK完成设置。


6.      检查破解是否成功
Ø  打开Quartus II软件后，如果没有关于license的对话框，则说明初步破解成功。
Ø  下载明德扬提供的FPGA工程，下载地http://www.mdy-edu/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=4
下载到电脑后解压，注意工程路径不要有空格、中文或者特殊字符，直接用Quartus II打开qpf格式的工程，Processing->Start Compilation，开始对工程进行编译，如果Quartus II此窗口没有错误提示，则说明破解成功。


注意，如果上面窗口有错误提示，则说明破解有问题，请检查步骤1~3，特别是网卡物理地址。
 
2. Questasim 2.1 Questasim介绍
Mentor公司的ModelSim是业界最优秀的HDL语言仿真软件，它能提供友好的仿真环境，是业界唯一的单内核支持VHDL和Verilog混合仿真的仿真器。它采用直接优化的编译技术、Tcl/Tk技术、和单一内核仿真技术，编译仿真速度快，编译的代码与平台无关，便于保护IP核，个性化的图形界面和用户接口，为用户加快调错提供强有力的手段，是FPGA/ASIC设计的首选仿真软件。
上面是Mentor官方对modelSim的描述，简而言之，modelsim是对VHDL、verilog代码进行软件仿真的工具，它不关心代码是否能综合出电路、不关心电路的规模，一切与电路无关，只在软件层面（语法层面）上检验设计的正确性，即检查逻辑是否正确。
Questasim和modelsim一样，是工业界最优秀的语言仿真器，它提供最友好的调试环境，是FPGA、ASIC设计的RTL级和门级电路仿真的首选工具。
可能有人会问Questasim和ModelSim有什么区别？其实这两个软件的功能和速度都没有太大区别，界面也几乎一样。明德扬对于使用modelsim还是Questasim，包括软件版本等，都没有要求，如果您已经安装了Modelsim或者Questasim，则可以跳过此节，不需要重装安装。
2.2 Questasim安装
本书明德扬选择questasim 10版本。软件下载地址：http://yunpan/Q7cY8S67qH6gb  提取码 33c3
 
1.         打开questasim安装包
双击 Questasim-win32-10.1b.exe，然后双击next。
 
2.         选择安装路径
下图是选择安装路径。建议安装在C盘（本软件占用的空间不大），不安装在C盘的，起码要在其它盘的根目录下安装（注意，路径不能有空格、中文或者特殊字符）。


继续next它会提示是否创建一个新文件夹，点击是。


3.         软件安装
点击agreement，然后就是等待软件的安装，此软件安装不用太久。加载完成后先，要选择否 NO 。
   
到此，软件已经安装到你的电脑上了。但我们还需要对它进行破解。
2.3 Questasim破解
 
软件安装后，需要破解才能使用，在下载软件时，同时包括一个目录：明德扬科教破解器。里面包括了破解所需要的文件。
 
1.         复制文件到win32目录
复制以下两个文件MentorKG.exe和patch_dll.bat到软件安装根目录win32目录下。
 
2.         运行patch_dll.bat文件
运行patch_dll.bat，此时会生成一个txt文件。将txt文件另存，另存的路径为：C:\modeltech_10.1a\LICENSE.TXT。
出现此时出错，请检查路径是否包含中文、空格、特殊字符等。
 
3.         新建系统环境变量
点击电脑的开始菜单，在搜索框里搜索“环境变量”；或者右击我的电脑，属性，高级系统设置，高级，环境变量。弹出如下窗口：


在系统变量那里，选择新建，并输入如下内容：变量名：LM_LICENSE_FILE，变量值：C:\modeltech_10.1a\LICENSE.TXT，确定。关闭环境变量窗口。
 
4.         破解确认
打开questasim软件，打开后如果没有任何提示，则说明破解完成。
 
 
3. Gvim 3.1 GVIM介绍
Vim是从vi发展出来的一个文本编辑器。代码补全、编译及错误跳转等方便编程的功能特别丰富，在程序员中被广泛使用。和Emacs并列成为类Unix系统用户最喜欢的编辑器。Vim的第一个版本由Bram Moolenaar在1991年发布。最初的简称是Vi IMitation ，随着功能的不断增加，正式名称改成了Vi IMproved。现在是在开放源代码方式下发行的慈善软件。
Vim是Linux上著名的文本编辑器，他是早年的Vi编辑器的加强版。gVim是Vim的图形前端，它是跨平台的编辑器，基本上主流的操作系统上面都有它的版本。这是一个国际版本，会根据安装的平台自动选择相应语言包，支持中文及其各种编码，连界面也是中文的，请放心使用。这个极具Unix特色和风格(simple is the best)的编辑器相信会给您带来不同的感受。
掌握了GVIM的使用方法后，可以极大地提高代码编写效率，特别是FPGA中的代码，基本上都是always结构，大部分代码都类似或者重复，使用GVIM更能提高效率，因此明德扬强烈推荐使用。并且，明德扬还修改了GVIM的设置，使同学们能非常方便地调用设计文件模板、测试文件模板和常用的代码。
需要注意的是，GVIM仅是一个文本编辑工具，它不具有编译综合等功能。
3.2 GVIM的安装
可从以下链接下载GVIM的windows版本：http://yunpan/Q7c6Sx9f6frh4  提取码 ecaa
注意，一定要下载明德扬提供的版本，否则很多模板、快捷命令等会无法使用。
下载后将包括以下文件：
Ø  gvim72_PConline.exe：GVIM的安装文件
Ø  必读.txt：GVIM的安装教程
Ø  key_light.v：检验代码
Ø  明德扬科教GVIM配置：明德扬提供的GVIM配置文件
 
GVIM的安装步骤简述如下：
1.      安装GVIM，双击gvim72_PConline.exe，按照提示一路安装即可。
2.      安装完成后，将_vimrc文件覆盖到 安装目录\Vim\下的_vimrc。
3.      将filetype覆盖GVIM安装路径下的Vim\vim72\filetype文件。
4.      将systemverilog放入GVIM安装路径下的Vim\vim72\syntax文件下。
5.      将vimrc_example.vim覆盖到Vim\vim72\下面。
6.      检查GVIM是否正确安装。
a.      用GVIM打开key_light.v文件，能正常显示不会显示乱码。Gvim的操作背景为黑色底，黄色字为关键字，红色为大些参数，蓝色字为注释，其他为白色字。如下图所示。


b.      打开gvim时，如图，我们会发现一个闪烁的光标，这时表示gvim处于命令模式。我们点击A键，这时闪烁光标消失，将Gvim切换到编辑模式，可输入代码。
命令模式：


编辑模式


c.      如果我们要退出编辑模式，只需要按ESC键，即可退出编辑模式。
d.      如果我们要在这个文本中找一个词，只需要在命令模式下敲如图命令即可（假如我们要需找reg）


e.      敲“/reg”，然后点击回车键，查找内部就会反标，按n键跳到下一个。


f.       在编辑模式下，输入Shixu，注意S为大写，如下图：

然后回车，则Shixu变成以下代码：

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