Quartus II là phần mềm thiết kế FPGA của Altera. Cùng với Xilinx, là hai hãng chế tạo thiết bị FPGA lớn nhất trên thế giới. Để thiết kế FPGA, cũng có nhiều phần mềm của các hãng thứ 3 khác như synopsys, mentor graphic,... Tuy nhiên Altera và Xilinx cũng có phần mềm tích hợp tất cả các công đoạn thiết kế giúp chúng ta dễ dàng tiếp cận hơn.Trong khi Xilinx có gói phần mềm ISE cực mạnh, thì ALtera có phần mềm Quartus II, tại thời điểm này thì Quartus đã có tới phiên bản 10.x . Sau đây chúng ta cùng làm quen với phần mềm thiết kế vô cùng mạnh mẽ này.
Có bốn bước cơ bản ta phải thực hiện đối với bất kỳ project nào, đó là:
• Tạo thư mục để chứa project
• Thiết kế project
• Mô phỏng thiết kế
• biên dịch, và load vào thiết bị FPGA. Ta lần lượt đi qua từng bước
1. Setting Up the Project
Phần này rất quan trọng. Chúng ta phải chỉ định loại chip nào được sử dụng. Nhìn vào Kit của bạn để biết loại chip nào, vì dụ trong trường hợp này là MAX II EPM2210F324C3N, và ta chọn đúng tên chip này. Nếu không tìm thấy chip, bạn phải kiểm tra lại mục Family và Device có chọn đúng hay không.
Màn hình cuối cùng này tổng hợp các thông tin về project mà ta đã thiết lập. Click Finish.
2. Thực hiện thiết kế
Bâ giờ chúng ta bắt đầu thực hiện thiết kế. Trong ví dụ này, chúng ta sẽ thực hiện bằng đồ họa. Đầu tiên, chúng ta mở file schematic mới bằng cách chọn File -> New và chọn Block Diagram/Schematic File từ cửa sổ sổ xuống.
Bước tiếp theo là nhập symbols vào thiết kế. Để lấy các symbol ta vào menu Edit -> Insert Symbol hoặc sử dụng công cụ Symbol Tool.
Cái đầu tiên ta phải lấy là tff (toggle flipflop). Nó nằm trong phần storage. Check dấu chọn trong hộp Repeat-insert mode , vì chúng ta sẽ phải cần tới 3 cái này.
Vậy là chúng ta đã có tất cả nhứng gì mình cần. Bây giờ chúng ta phải kết nối chúng lại giống như hình sau. Sử dụng công cụ Orthogonal Node để thực hiện các kết nối..
Save the project.
Nếu chúng ta không bị lỗi nào thì chúng ta sẽ có thông báo hoàn tất như sau. Nếu không thành công, thì kiểm tra các thông báo lỗi để biết phải sửa những gì.
Bây giờ chúng ta sẽ phải chỉ định các chân trong thiết kế kết nối tới chân thực sự của chip trên board.
CHỉ định chân theo hình sau và thực hiện biên dịch lại project.
3. Mô phỏng thiết kế
Bây giờ chúng ta sẽ cho một vài tín hiệu lên đầu vào và quan sát đầu ra để xem thiết kế đã đúng hay chưa.
Bước đầu tiên là thiết lập file vector waveform . vào menu File -> New và chọn vector waveform file trong danh sách.
Trong Node Finder, thay đổi mục Filter thành Pins:all và click vào nút List để tấy tất cả các chân.
CHọn tất cả các chân trong cửa sổ Nodes Found và click vào nút > để chọn chúng vào cửa sổ Selected Nodes.
File waveform của chúng ta sẽ trông nhu sau :
Giờ chúng ta phải chỉ định các giá trị cho các đầu vào. đối với button1, ta sẽ chỉ định cho nó là clock. Click vào symbol ký hiệu 0 kế bên nút để highlight toàn bộ tín hiệu. Sau đó chỉ định nó thành clock như sau.
SAu đó, chọn button4 như trên và click vào icon 1. (xem hình và chú ý tín hiệu button4 đang được highlight)
Save the file.
Nếu mọi thứ thuận lợi, chúng ta sẽ có thông báo thành công.
Programming the Chip
Vậy là chúng ta đã thiết kế xong và cũng mô phỏng và mọi thứ đã hoạt động đúng theo ý muốn. Bây giờ chúng ta sẽ load xuống chíp để chạy thử.
Nếu đã đảm bảo rằng Kit đã được kết nối với máy tính. chúng ta click vào tool>Programmer.
Đây là cửa sổ programming. Click vào nút Hardware Setup để thiết lập cáp nạp cho Kit.
Sau khi chọn USB Blaster , check vào hộp Program/Configure.
Ckick vào nút Start để bắt đầu lập trình chip. Sau khi hoàn tất, ta thử nhấn button 1 trên board để đếm và nhấn button 4 để reset bộ đếm.