基于FPGA的AD574控制器设计正文

目录TOC\o"1-3"\t"样式2,1"\h第一章绪论 11.1A/D转换在电路的概述 21.2A/D芯片功能应用性 31.21A/D芯片功能应用性 41.22A/D转换器的分类 51.23A/D转换器的主要参数 61.3传统的A/D接口及其应用 41.31AD转换器转换原理 71.32单片机系统中AD转换器的设计 8第二章AD574功能及其简介 92.1AD574控制器的概述 62.2AD574的特点及其应用 72.2.1AD574的特点 82.2.2AD574的应用 72.2.3AD574的引脚 82.2.4AD574启动时序图和读时序图 9第三章FPGA芯片简介 103.1FPGA技术的发展历史和动向 113.1.1FPGA技术的发展历史 123.1.2FPGA技术的发展动向 133.1.3FPGA技术的发展历史和动向 143.2FPGA的典型应用领域 153.2.1数据采集和接口逻辑领域 163.2.2高性能数字处理领域 173.2.3其他应用领域 183.3FPGA的工艺结构 193.3.1基于SRAM结构的FPGA 203.3.2基于反融丝结构的FPGA 213.3.3基于FLASH结构的FPGA 233.4主流的FPGA芯片厂家及其代表产品 243.4.1Xilinx公司的代表产品 253.4.2Alter公司的代表产品 263.5用QuartusII软件和VerilogHDL语言开发 273.5.1QuartusII软件简介 283.5.2QuartusII开发系统的特点 293.5.3QuartusII软件设计流程 30第四章VerilogHDL语言简介 314.1VerilogHDL的历史 324.2VerilogHDL的概述 334.2.1VerilogHDL应用特点 344.3VerilogHDL主要能力 35第五章AD574控制器程序设计 36第六章AD574功能仿真结果分析 37第七章总结 38致谢 39参考文献 40附录1 41附录2 42第一章绪论1.1A/D转换器在电路中的概述当今社会是数字化的社会，是数字集成电路广泛应用的社会。随着电子产业数字化程度的不断发展，逐渐形成了以数字系统为主体的格局。A/D和D/A转换器作为模拟和数字电路的接口，正受到日益广泛的关注。随着数字技术的飞速发展，人们对A/D和D/A转换器的要求也越来越高，新型模拟/数字和数字/模拟之间的转换技术不断涌现。正是因为这些，高集成度的逻辑器件应运而生，且发展迅速，它不断地更新换代以满足程序的要求，并尽可能提高其利用率。其中，FPGA和AD转换芯片由于其使用的灵活性成为了目前最受欢迎的硬件开发器件之一。本课题就是主要研究如何在FPGA上来完成AD574控制器的设计1.11A/D转换在数字电压表中的应用1.在集成电路中应用A/D转换器又是一个不可缺少的器件，A/D转换器是数字电压表的核心根据A/D转换器的转换原理不同，分为：（1）比较型数字电压表比较型数字电压表把被测电压与基准电压进行比较，以获得被测电压的量值，是一种直接转换方式。（2）积分型数字电压表积分型数字电压表是利用积分原理首先把被测电压转换为与之成正比的中间量—时间或频率，再利用计数器测量该中间量，它是一种间接转换方式。（3）复合型数字电压表复合型数字电压表是将比较型和积分型结合起来的一种类型，取其各自的优点，兼顾精确度、速度、抗干扰能力能力，从而适用于高精度测量。2.A/D转换接口（1）A/D转换是外部世界模拟信号和计算机之间联系的接口。它将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便计算机和数字系统进行处理、存储、控制和显示。（2）A/D转换器件的种类非常多，其实现方式主要有逐次逼近式，双积分式，计数式、并行式等。比较常用的有双积分和逐次逼近式两种。1.12A/D转换器的分类1.逐次逼近式A/D转换器（1）包括比较器、控制电路、逐次逼近寄存器、D/A转换器构成。其基本原理是逐次逼近寄存器各位首先清”0”，然后设置最高位为”1”形成第一个试探值。该试探值通过D/A转换器后与待测量电压进行比较。如果待测量电压高于试探电压，则保持最高位不变；反之，则将最高位设置为”0”。然后将逼近寄存器的次高位设置为”1”，继续上述试探过程。通过从高位到低位地不断试探逼近寄存器各位值，最后得到转换结果。（2）逐次逼近式A/D转换器的特点是转换速度比较快，分辨率也较高，但是抗干扰能力比较差。2.双积分式A/D转换器（1）转换过程包括两步：1）对输入电压进行固定时间的积分，获得一个输出电压V0；2）对V0通过参考电压进行反积分，使其降低为0V，并统计反积分时间。（2）双积分式A/D转换的抗干扰能力比较强，性能稳定，但是转换速度比较慢。1.13A/D转换器的主要参数（1）量程，指所能转换的模拟输入电压范围，可以分为单极型和双极型两种。（2）分辨率(LSB)，指A/D转换器所分辩的最小模拟输入量。n位A/D转换器能反应1/2n满量程的模拟输入电平。（3）精度，包括绝对精度和相对精度两种。其中绝对精度是指在A/D转换器输出端产生给定的数字量时，其实际模拟输入值同理想值之差，相对精度是指在满量程值已经校准的情况下，在量程范围内任意数字量输出，所对应的模拟量输入值与理论值之差。（4）转换时间，指从发出启动命令到转换结束获得整个数字信号为止所需要的时间间隔。1.2传统A/D转换器接口及其应用1.21A/D转换器转换原理1.概述智能仪器首先应将传感器检测到的模拟量调理成数字量才便于计算机处理。这种将模拟量转换成数字量的器件称（ADC即A/D转换器）。这个模拟量泛指电压、电阻、电流、时间等参量，但在一般情况下，模拟量是指电压而言的。22单片机系统中的A/D转换器的设计PIC24F系列内部集成有10位AD转换器，最多可在16个引脚上有16路模拟输入通道，指定为AN0-AN15。如图1.22所示图1.22第二章AD574功能及其简介2.1AD574控制器的概述AD574是美国模拟数字公司（Analog）推出的单片高速12位逐次比较型A/D转换器，内置双极性电路构成的混合集成转换显片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D转换器，其主要功能特性如下：

分辨率：12位非线性误差：小于±1/2LBS或±1LBS转换速率：25us模拟电压输入范围：0—10V和0—20V，0—±5V和0—±10V两档四种电源电压：±15V和5V数据输出格式：12位/8位芯片工作模式：全速工作模式和单一工作模式是逐次逼近型12位A/D转换器，可作8位用12位数据时，可一次读出，也可两次读出，即先读出高8位,后读出低4位AD574内部自动提供基准电压具有三态输出缓冲器图一图二AD574A的引脚说明如图一与图二：

（1）Pin1(+V)——+5V电源输入端。（2）Pin2()——数据模式选择端，通过此引脚可选择数据纵线是12位或8位输出。

（3）

Pin3()——片选端。（4）

Pin4(A0)——字节地址短周期控制端。与端用来控制启动转换的方式和数据输出格式。须注意的是，端TTL电平不能直接+5V或0V连接。（5）Pin5()——读转换数据控制端。（6）

Pin6(CE)——使能端。

现在我们来讨论AD574A的CE、、、和A0对其工作状态的控制过程。在CE=1、=0同时满足时，AD574A才会正常工作，在AD574处于工作状态时，当=0时A/D转换，当=1是进行数据读出。和A0端用来控制启动转换的方式和数据输出格式。A0-0时，启动的是按完整12位数据方式进行的。当A0=1时，按8位A/D转换方式进行。当=1，也即当AD574A处于数据状态时，A0和控制数据输出状态的格式。当=1时，数据以12位并行输出，当=0时，数据以8位分两次输出。而当A0=0时，输出转换数据的高8位，A0=1时输出A/D转换数据的低4位，这四位占一个字节的高半字节，低半字节补零。（7）

Pin7(V+)——正电源输入端，输入+15V电源。

（8）

Pin8(REFOUT)——10V基准电源电压输出端。

（9）

Pin9(AGND)——模拟地端。

（10）

Pin10(REFIN)——基准电源电压输入端。

（11）

Pin(V-)——负电源输入端，输入-15V电源。

（12）Pin1(V+)——正电源输入端，输入+15V电源。（13）

Pin13(10VIN)——10V量程模拟电压输入端。（14）Pin14(20VIN)——20V量程模拟电压输入端。（15）

Pin15(DGND)——数字地端。

（16）Pin16—Pin27(DB0—DB11)——12条数据总线。通过这12条数据总线向外输出A/D转换数据。（17）

Pin28(STS)——工作状态指示信号端，当STS=1时，表示转换器正处于转换状态，当STS=0时，声明A/D转换结束，通过此信号可以判别A/D转换器的工作状态，作为单片机的中断或查询信号之用。

AD574A的工作模式：以上我们所述的是AD574A的全控状态，如果需AD574A工作于单一模式，只需将CE、端接至+5V电源端，和A0接至0V，仅用端来控制A/D转换的启动和数据输出。当=0时，启动A/D转换器，经25us后STS=1，表明A/D转换结束，此时将置1，即可从数据端读取数据。AD574A控制端标志意义CEA0工作状态0XXXX禁止x1XXX禁止100X0启动12位转换100X1启动8位转换101接+5VX12位并行输出有效101接0V0高8位并行输出有效101接0V1低4位并行输出有效2.2AD574的特点及其应用2.21AD574的特点：1．AD574A单极性和双极性输入特性AD574A有两个模拟电压输入引脚10VIN和⒛VIN，具有10V和⒛Ⅴ的量程范围。这两个引脚的输人电压可以是单极性的，也可以是双极性的。由用户通过改变输人电路的连接形式，可使AD574A进行单极性和双极性模拟信号的转换。2．AD574A与单片机的接口AD574A与单片机的接口，该电路采用双极性输入方式，可对±5V或±10V模拟信号进行转换。AD574A与8031单片机接口时，由于AD574A输出12位数码，单片机读取转换结果时，需分两次读入，所以接地；AD574A的高8位数据线接单片机的数据线，低4位数据线接单片机的低4位数据线；AD574A的GE信号要求无论是单片机对其启动控制，还是对转换结果的读取都应为高电平有效，所以和通过74LS00与非门接CE信号；AD574A的STS信号接单片机的一根I／O口线，单片机对转换结果的读取采用查询方式。2.22AD574的应用：我们利用AD574与ATMEL公司的低价高性能单片机AT89C2051组成一个高精度的数字电压表，电原理图如图1，AD574是12位逐次比较型A/D转换器，共有12根数据线，AT89C2051的P1与AD574的高8位数据线直接相接，AD574的低4位数据线与单片机的高半4位P1.4——P1.7直接相接，数据的读取是依靠单片机的控制线进行分时选通进行。P3.5接AD574的字节短周期控制线（A0），P3.4接读转换数据控制脚（），P3.7直接与工作状态指示端（STS）相连，这样的结构决定只能是8位输出形式，故数据模式选择端直接接地即可。AT89C2051只有15根I/O口线，上述用了11根，只余下4根口线，我们将输出的数据通过单片机的串行口输出，外接一片74LS164（串入并出）译码器进行扩展，同时显示的数据为4位，剩下的2根口线仍不能满足要求，还需要一片74LS138三——八译码器对显示LED进行地址选通。这里我们采用10V量程的输入模式，故AD574的Pin13为被测电压的输入端，因为只使用了一片AD574转换芯片，所以CS端直接接地即可。转换器使用±12V电源电压供电，工作电压为+5V。4LS164为串入并出译码器，AT89C2051通过串行口输出的BCD串行码经74LS164译码输出为七段BCD码，直接与LED的a——g相连，同时四位LED的数据线都一一对应连接在一起。LED数码管选用共阳型，74LS138输出的地址码经一个三极管2SA1015（PNP）接LED的公共端，四位LED的显示是通过地址线进行分时选通的，这就是我们常用的动态扫描显示方式。

值得一提的是，动态扫描显示方式中，动态扫描的频率有一定的要求，频率太低，LED将出现闪烁现象。如频率太高，由于每个LED点亮的时间太短，LED的亮度太低，肉眼无法看清，所以一般均取10ms左右为宜，这就要求在编写程序时，选通某一位LED使其点亮并保持一定的时间，程序上常采用的是调用延时子程序。在C51指令中，延时子程序是相当简单的，并且延时时间也很容易更改。

574能表2.24AD574启动时序图一和读时序图二（图一）启动时序图（图二）读时序图第三章FPGA芯片简介3.1FPGA技术的发展历史和动向3.1.1FPGA纵观数字集成电路的发展历史，经历了从电子管、晶体管、小规模集成电路到大规模以及超大规模集成电路等不同的阶段。发展到现在，主要有3类电子器件：存储器、处理器和逻辑器件。存储器保存随机信息（电子数据表或数据库的内容）；处理器执行软件指令，以便完成各种任务（运行数据处理程序或视频游戏）；而逻辑器件可以提供特殊功能（器件之间的通信和系统必须执行的其他所有功能）。逻辑器件分成两类：①固定的或定制的。②可编程的或可变的。其中，固定的或定制的逻辑器件通常称为专用芯片（ASIC）。ASIC是为了满足特定的用途而设计的芯片，例如MP3解码芯片等。其优点是通过固化的逻辑功能和大规模的工业化生产，降低了芯片的成本，同时提高了产品的可靠性。随着集成度的提高，ASIC的物理尺寸也在不断的缩小。但是，ASIC设计的周期很长，而且投资大，风险高。一旦设计结束后，功能就固化了，以后的升级改版困难比较大。电子产品的市场正在逐渐细分，为了满足快速产品开发，产生了现场可编程逻辑器件（FPGA）。自1984年Xilinx公司推出了第一片现场可编程逻辑器件（FPGA）至今，FPGA已经历了20几年的快速发展历程。特别是近几年来，更是发展迅速。FPGA的逻辑规模已经从最初的1000个可用门发展到现在的1000万个可用门。FPGA技术之所以具有巨大的市场吸引力，其根本原因在于：FPGA不仅可以解决电子系统小型化、低功耗、高可靠性等问题，而且其开发周期短、投入少，芯片价格不断下降。FPGA正在越来越多地取代传统上ASIC，特别是在小批量、个性化的产品市场方面。3.1.2FPGA随着芯片设计工艺水平的不断提高，FPGA技术呈现出了以下4个主要的发展动向。1．基于FPGA的嵌入式系统（SoPC）技术正在成熟SystemonChip（SoC）技术在芯片设计领域被越来越广泛地采用，而SoPC技术是SoC技术在可编程器件领域的应用。这种技术的核心是在FPGA芯片内部构建处理器。Xilinx公司主要提供基于PowerPC的硬核解决方案，而Altera提供的是基于NIOSII的软核解决方案。Altera公司为NIOSII软核处理器提供了完整的软硬件解决方案，可以让客户短时间完成SoPC系统的构建和调试工作。如图1.1所示，是AlteraStratixIIIFPGA基于NIOSII解决方案的内部结构图。图1.1NIOSII解决方案2．FPGA芯片向高性能、高密度、低压和低功耗的方向发展随着芯片生产工艺不断提高，FPGA芯片的性能和密度都在不断提高。早期的FPGA主要是完成接口逻辑设计，比如AD/DA和DSP的粘合逻辑。现在的FPGA正在成为电路的核心部件，完成关键功能。在高性能计算和高吞吐量I/O应用方面，FPGA已经取代了专用的DSP芯片，成为最佳的实现方案。因此，高性能和高密度也成为衡量FPGA芯片厂家设计能力的重要指标。随着FPGA性能和密度的提高，功耗也逐渐成为了FPGA应用的瓶颈。虽然FPGA比DSP等处理器的功耗低，但是要明显高于专用芯片（ASIC）的功耗。FPGA的厂家也在采用各种新工艺和技术来降低FPGA的功耗，并且已经取得了明显的效果。例如，Altera公司的StratixIII系列FPGA的功耗比上一代产品StratixII系列降低了50%以上。3．基于IP库的设计方法未来的FPGA芯片密度不断提高，传统的基于HDL的代码设计方法很难满足超大规模FPGA的设计需要。随着专业的IP库设计公司不断增多，商业化的IP库种类会越来越全面，支持的FPGA器件也会越来广泛。作为FPGA的设计者，主要的工作是找到适合项目需要的IP库资源，然后将这些IP整合起来，完成顶层模块设计。由于商业的IP库都是通过验证的，因此整个项目的仿真和验证工作主要就是验证IP库的接口逻辑设计的正确性。目前，由于国内的知识产权保护的相关法律法规还不尽完善，基于IP库的设计方法还没有得到广泛应用。但是随着FPGA密度不断提高和IP库的价格逐渐趋于合理化，这种设计方法将会成为主流的FPGA设计技术。4．FPGA的动态可重构技术FPGA动态重构技术主要是指对于特定结构的FPGA芯片，在一定的控制逻辑的驱动下，对芯片的全部或部分逻辑资源实现高速的功能变换，从而实现硬件的时分复用，节省逻辑资源。由于密度不断提高，FPGA能实现的功能也越来越复杂。FPGA全部逻辑配置一次的需要的时间也变长了，降低了系统的实时性。局部逻辑的配置功能可以实现“按需动态重构”，大大提高了配置的效率。动态可重构的FPGA可以在系统运行中对电路功能进行动态配置，实现硬件的时分复用，节省了资源，主要适用于以下两个系统设计。①最新通信系统。FPGA的动态重构特性可以适应不同体制和不同标准的通信要求，满足软件无线电技术的发展和第三代（3G）和第四代（4G）移动通信系统的需要。②重构计算机：FPGA具有并行处理能力和动态配置能力，可自动改变硬件来适应正在运行的程序，产生了基于这种软硬件环境的全新概念的计算机。3.2FPGA的典型应用领域3.2.11．FPGA在数据采集领域的应用由于自然界的信号大部分是模拟信号，因此一般的信号处理系统中都要包括数据的采集功能。通常的实现方法是利用A/D转换器将模拟信号转换为数字信号后，送给处理器，比如利用单片机（MCU）或者数字信号处理器（DSP）进行运算和处理。对于低速的A/D和D/A转换器，可以采用标准的SPI接口来与MCU或者DSP通信。但是，高速的A/D和D/A转换芯片，比如视频Decoder或者Encoder，不能与通用的MCU或者DSP直接接口。在这种场合下，FPGA可以完成数据采集的粘合逻辑功能。2．FPGA在逻辑接口领域的应用在实际的产品设计中，很多情况下需要与PC机进行数据通信。比如，将采集到的数据送给PC机处理，或者将处理后的结果传给PC机进行显示等。PC机与外部系统通信的接口比较丰富，如ISA、PCI、PCIExpress、PS/2、USB等。传统的设计中往往需要专用的接口芯片，比如PCI接口芯片。如果需要的接口比较多，就需要较多的外围芯片，体积、功耗都比较大。采用FPGA的方案后，接口逻辑都可以在FPGA内部来实现了，大大简化了外围电路的设计。在现代电子产品设计中，存储器得到了广泛的应用，例如SDRAM、SRAM、Flash等。这些存储器都有各自的特点和用途，合理地选择储存器类型可以实现产品的最佳性价比。由于FPGA的功能可以完全自己设计，因此可以实现各种存储接口的控制器。3．FPGA在电平接口领域的应用除了TTL、COMS接口电平之外，LVDS、HSTL、GTL/GTL+、SSTL等新的电平标准逐渐被很多电子产品采用。比如，液晶屏驱动接口一般都是LVDS接口，数字I/O一般是LVTTL电平，DDRSDRAM电平一般是HSTL的。在这样的混合电平环境里面，如果用传统的电平转换器件实现接口会导致电路复杂性提高。利用FPGA支持多电平共存的特性，可以大大简化设计方案，降低设计风险。3.2.2无线通信、软件无线电、高清影像编辑和处理等领域，对信号处理所需要的计算量提出了极高的要求。传统的解决方案一般是采用多片DSP并联构成多处理器系统来满足需求。但是多处理器系统带来的主要问题是设计复杂度和系统功耗都大幅度提升，系统稳定性受到影响。FPGA支持并行计算，而且密度和性能都在不断提高，已经可以在很多领域替代传统的多DSP解决方案。例如，实现高清视频编码算法H.264。采用TI公司1GHz主频的DSP芯片需要4颗芯片，而采用Altera的StratixIIEP2S130芯片只需要一颗就可以完成相同的任务。FPGA的实现流程和ASIC芯片的前端设计相似，有利于导入芯片的后端设计。3.2.3除了上面一些应用领域外，FPGA在其他领域同样具有广泛的应用。（1）汽车电子领域，如网关控制器/车用PC机、远程信息处理系统。（2）军事领域，如安全通信、雷达和声纳、电子战。（3）测试和测量领域，如通信测试和监测、半导体自动测试设备、通用仪表。（4）消费产品领域，如显示器|、投影仪、数字电视和机顶盒、家庭网络。（5）医疗领域，如软件无线电、电疗|、生命科学。3.3FPGA的工艺结构随着FPGA的生产工艺不断提高，各种新技术被广泛应用到FPGA芯片的设计生产的各个环境。其中，生产工艺结构决定了FPGA芯片的特性和应用场合。3.3.1基于SRAM结构的目前最大的两个FPGA厂家Xilinx和Altera的所有FPGA产品都是基于SRAM工艺来实现的。这种工艺的优点是可以用较低的成本来实现较高的密度和较高的性能；缺点是掉电后SRAM会失去所有配置，导致每次上电都需要重新加载。重新加载需要外部的器件来实现，不仅增加了整个系统的成本，而且引入了不稳定的因素。加载的过程容易受到外界干扰而导致加载失败，也容易受到“监听”而破解加载文件的比特流。虽然基于SRAM结构的FPGA存在这些缺点，但是由于其实现成本低，还是得到了广泛的应用，特别是民用产品方面。3.3.2基于反融丝结构的Actel公司擅长出品反融丝结构的FPGA。这种结构的FPGA只能编程一次，编程后和ASIC一样成为了固定逻辑器件。QuickLogic公司也有类似的FPGA器件，主要面向军品级应用市场。这样的FPGA失去了反复可编程的灵活性，但是大大提高了系统的稳定性。这种结构的FPGA比较适合应用在环境苛刻的场合，比如高振动，强电磁辐射等航空航天领域。同时，系统的保密性也得到了提高。这类FPGA因为上电后不需要从外部加载配置，所以上电后可以很快进入工作状态，即“瞬间上电”技术。这个特性可以满足一些对上电时间要求苛刻的系统。由于是固定逻辑，这种器件的功耗和体积也要低于SRAM结构的FPGA。3.3.3基于Flash结构的Flash具备了反复擦写和掉电后内容非易失特性，因而基于Flash结构的FPGA同时具备了SRAM结构的灵活性和反融丝结构的可靠性。这种技术是最近几年发展起来的新型FPGA实现工艺，目前实现的成本还偏高，没有得到大规模的应用。系统安全的角度来看，基于Flash的FPGA具有更高的安全性，硬件出错的几率更小，并能够通过公共网络实现安全性远程升级，经过现场处理即可实现产品的升级换代。这种性能减少了现场解决问题所需的昂贵开销。在Flash器件中集成小型的NVM（NonVolatileMemory，非易失性存储器）模块可以在某些消费电子和汽车电子应用中实现授权技术。这种NVM可以存储安全通信所需的密钥，或者针对基于广播的系统实现机顶盒设备的串行化。可重编程的NVM在编程时需要一定的电压，因此SRAM用户必须从外部提供这种电压。基于Flash的FPGA采用内部电荷泵进行编程，不需要集成NVM模块，而基于SRAM的FPGA通常缺乏这种功能。Flash器件的工作频率可达350MHz，利用率超过95%，而SRAMFPGA一般能够达到的利用率仅为70～75%。FlashFPGA在加电时没有像SRAMFPGA那样大的瞬间高峰电流，并且SRAMFPGA通常具有较高的静态功耗和动态功耗。例如，一块40万门的基于Flash的FPGA需要20mA的静态电流，然而同等规模的基于SRAM的FPGA所需的电流达100mA。SRAMFPGA的功耗问题往往迫使系统设计者不得不增大系统供电电流，并使得整个设计变得更加复杂。3.5用QuartusII软件和VerilogHDL语言开发3.5.1QuartusII软件简介（1）QuartusⅡ是Altera公司提供的FPGA/CPLD开发集成环境，Altera是世界上最大可编程逻辑器件的供应商之一。QuartusⅡ界面友好，使用便捷，被誉为业界最易用易学的EDA软件。在QuartusⅡ上可以完成设计输入、元件适配、时序仿真和功能仿真、编程下载整个流程，它提供了一种与结构无关的设计环境，是设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编程。（2）QuartusⅡ提供了方便的设计输入方式、快速的编译和直接易懂的器件编程。能够支持逻辑门数在百万门以上的逻辑器件的开发，并且为第三方工具提供了无缝接口。（3）QuartusⅡ支持的器件有：StratixⅡ、StratixGX、Stratix、Mercury、MAX3000A、MAX7000B、MAX7000S、MAX7000AE、MAXⅡ、FLEX6000、FLEX10K、FLEX10KA、FLEX10KE、Cyclone、CycloneⅡ、APEXⅡ、APEX20KC、APEX20KE和ACEX1K系列。（4）QuartusⅡ软件包的编程器是系统的核心，提供功能强大的设计处理，设计者可以添加特定的约束条件来提高芯片的利用率。在设计流程的每一步，QuartusⅡ软件能够引导设计者将注意力放在设计上，而不是软件的使用上。同时，自动的错误定位、完备的错误和警告信息，使设计修改变得简单容易。（5）另外，QuartusⅡ可与MATLAB的Simulink和DSPBuilder结合，是开发DSP硬件系统的关键EDA工具，QuartusⅡ与SOPCBuilder结合，能够开发SOPC（SystemOnaProgrammableChip）系统，是一款很有发展前途的EDA软件。3.5.2QuartusII软件开发系统特点（1）开放的界面QuartusⅡ支持与Cadence，Exemplarlogic，MentorGraphics，Synplicty，Viewlogic和其它公司所提供的EDA工具接口。（2）与结构无关QuartusⅡ系统的核心Complier支持Altera公司所有可编程逻辑器件，提供了世界上唯一真正与结构无关的可编程逻辑设计环境。（3）完全集成化QuartusⅡ的设计输入、处理与较验功能全部集成在统一的开发环境下，这样可以加快动态调试、缩短开发周期。（4）丰富的设计库QuartusⅡ提供丰富的库单元供设计者调用，其中包括74系列的全部器件和多种特殊的逻辑功能（Macro-Function）以及新型的参数化的兆功能（Mage-Function）。（5）模块化工具设计人员可以从各种设计输入、处理和较验选项中进行选择从而使设计环境用户化。（6）硬件描述语言（HDL）QuartusⅡ软件支持各种HDL设计输入选项，包括VHDL、VerilogHDL和Altera自己的硬件描述语言AHDL。（7）Opencore特征QuartusⅡ软件具有开放核的特点，允许设计人员添加自己认为有价值的宏函数。3.5.3QuartusII设计流程第四章VerilogHDL语言简介4.1VerilogHDL发展史VerilogHDL语言最初是于1983年由GatewayDesignAutomation公司为其模拟器产品开发的硬件建模语言。那时它只是一种专用语言。由于他们的模拟、仿真器产品的广泛使用，VerilogHDL作为一种便于使用且实用的语言逐渐为众多设计者所接受。在一次努力增加语言普及性的活动中，VerilogHDL语言于1990年被推向公众领域。OpenVerilogInternational（OVI）是促进Verilog发展的国际性组织。1992年，OVI决定致力于推广VerilogOVI标准成为IEEE标准。这一努力最后获得成功，Verilog语言于1995年成为IEEE标准，称为IEEEStd1364－1995。完整的标准在Verilog硬件描述语言参考手册中有详细描述。4.2VerilogHDL语言概述VerilogHDL作为一种高级的硬件描述编程语言，有着类似C语言的风格。其中有许多语句如：if语句、case语句等和C语言中的对应语句十分相似。如果读者已经掌握C语言编程的基础，那么学习VerilogHDL并不困难，我们只要对VerilogHDL某些语句的特殊方面着重理解，并加强上机练习就能很好地掌握它，利用它的强大功能来设计复杂的数字逻辑电路。4.3VerilogHDL主要能力Verilog硬件描述语言的主要能力：（1）基本逻辑门，例如and、or和nand等都内置在语言中。（2）用户定义原语（UDP）创建的灵活性。用户定义的原语既可以是组合逻辑原语，也可以是时序逻辑原语。（3）开关级基本结构模型，例如pmos和nmos等也被内置在语言中。（4）提供显式语言结构指定设计中的端口到端口的时延及路径时延和设计的时序检查。（5）可采用三种不同方式或混合方式对设计建模。这些方式包括：行为描述方式—使用过程化结构建模；数据流方式—使用连续赋值语句方式建模；结构化方式—使用门和模块实例语句描述建模。（6）VerilogHDL中有两类数据类型：线网数据类型和寄存器数据类型。线网类型表示构件间的物理连线，而寄存器类型表示抽象的数据存储元件。（7）能够描述层次设计，可使用模块实例结构描述任何层次。（8）设计的规模可以是任意的；语言不对设计的规模（大小）施加任何限制。（9）VerilogHDL不再是某些公司的专有语言而是IEEE标准。（10）人和机器都可阅读Verilog语言，因此它可作为EDA的工具和设计者之间的交互语言。（11）VerilogHDL语言的描述能力能够通过使用编程语言接口（PLI）机制进一步扩展。PLI是