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Departamento de Ingeniería Eléctrica

EL42A - Procesamiento Digital de la Información

Introducción al Quartus IIy

FPGA’sFPGA’s

ProfesorPablo Navarrete

AuxilaresRodrigo Taboada

Victor Ramos

PPT’s preparadas por Rodrigo TaboadaSemestre Otoño 2010

¿Qué es Quartus?



• Es una herramienta de software producida por Altera para elanálisis y la síntesis de diseños realizados en HDL (HardwareDescription Language).

• Dentro de las funciones que puede realizar Quartus es el deanálisis de circuitos lógicos. Básicamente es un simulador depara circuitos Lógicos. Es análogo a Pspice.

Pspice → Circuitos Analógicos

Quartus → Circuitos Digitales

• El programa Quartus II se encuentra disponible de manera gratuitaen http://www.altera.com/support/software/sof-quartus.html

• Pesa 1.33 GB aprox. Debido a esto no estará disponible en U-cursos.Puede pedírselo al auxiliar.



¿Qué es una FPGA?

• Una FPGA (o Field Programable Gate Array) es un dispositivosemiconductor, el cual contiene en su interior un conjunto de circuitosdigitales reprogramables.

• Puede entenderse conceptualmente como un arreglo bidimensional debloques lógicos fijos.



¿Qué es una FPGA?

• La gracia de las FPGA’s es que cuentan con cableado reprogramable entrebloques lógicos.

• Lo que se programa entonces es la interconexión entre bloques lógicos.

• Una FPGA puede emular desde Circuitos lógicos básicos como Full Adders,MUX, decoders, etc. hasta Procesadores (Intel, MIPS).MUX, decoders, etc. hasta Procesadores (Intel, MIPS).

• Puede programarse de modo que implemente diferentes circuitos lógicosaislados unos de otros, desempeñando tareas completamente diferentes, enparalelo.

• Ampliamente utilizados en etapas de prueba de circuitos lógicos complejos(procesadores y sistemas embebidos).



¿Qué es una FPGA?

• La FPGA que ocuparemos se encuentra en la plataforma de desarrollo UP2 de Altera.



¿Cómo usar Quartus?

• 1er Paso : Create a New Proyect.




• Una vez seleccinado “Create New Proyect” se mostrará una ventana endonde deberán efectuarse un total de X pasos.

• El Primer paso en una descripción de lo que el asistente para crear proyectoshace. Aplique “Next”.

• El segundo paso es para definir la carpeta donde se guardará el proyecto y• El segundo paso es para definir la carpeta donde se guardará el proyecto ypara darle un nombre a este.

• El tercer paso es para agregar una librería en particular que se desee utilizaren el proyecto. Aquí no hacemos nada y aplicamos “Next”.

• En el cuarto paso (MUY IMPORTANTE) debe seleccionarse la FPGA que seprogramará. Debe seleccionarse la EPF10K70RC240-4 , de la familiaFlex10k (última de la lista de la familia flex10k). Si se selecciona otra que nosea esta el archivo esquemático, por muy compilado que este no podráprogramarse en la FPGA).

• En el quinto y último paso no se hace nada y se aplica “Next”.




• Posteriormente a creado el proyectodebe crearse un archivo que contengael esquemático del circuito. Para ellose debe ir al menu : File → New.

• Aparécerá una ventana como semuestra en la figura.muestra en la figura.

• Se selecciona :Block Diagram/Schematic File



¿Cómo usar Quartus?Aparecerá una ventana como sigue :



¿Cómo usar Quartus?Para situar componentes en el Layout :



¿Cómo usar Quartus?Los Componentes requeridos se encuentran en:

C:/altera/……

� Others

• MaxPlus2 : aquí puedenencontrarse los FullAdders (74283)encontrarse los FullAdders (74283)y lo BCD to 7seg (7446,47,48,49)

� Primitives

• Logic : Compuertas Lógicas AND,OR, NOR, etc.

• Storage : Flip-Flop y Latches

• Pin : Inputs y Outputs




• Una vez dibujado el esquemático este debe compilarse utilizando se el botón StartSimulation (boton con forma de Play morado) :




• Una vez compilado el esquemático,debe crearse un archivo waveform, estetipo de archivo sirve para simular elcircuito dibujado bajo diferentesentradas predeterminadas.

• Para crear un waveform ir al menú :File → New

• Selecione : Vector Waveform File



¿Cómo usar Quartus?Aparecerá una ventana como sigue :



¿Cómo usar Quartus?Ampliando la ventana del waveform :



• El archivo waveform permite visualizar las señales de entrada y de salida enuna línea de tiempo.

• Su formato de línea de tiempo es muy útil para el análisis de circuitossecuenciales., sobre todo de aquellos sincronizados por reloj.

• Permite ver como cambian las salidas de un circuito secuencial síncrono o


• Permite ver como cambian las salidas de un circuito secuencial síncrono oasincrono de acuerdo a cambios en las entradas y en el clock (caso síncrono).

• Aunque no está enfocado para el análisis de circuitos combinacionales, puedeigualmente ser utilizado para su análisis.

• En tal caso las señales que se visualizaran en el archivo waveform seránconstantes mientras no cambien las salidas.

• Quartus permite modelar el delay de las compuertas, por lo que permite detectaren el waveform las condiciones de carrera en un circuito secuencial ocombinacional.

¿Cómo usar Quartus?• Para poder visualizar las entradas y salidas (y el clock según corresponda) de nuestro circuito,

deben importarse todas estas desde el Schematic file.

• Para ello haga click derecho en la ventana que muestra la lista de variables (ver foto).

• Selecione : Insert → Insert Node or Bus.






En la ventana seleccione : Node finder

En la ventana siguiente , para poder ver la variables de entrada y salida presentes en su circuitoocupe el botón “List”. Tengan la precaución de que el filtro de busqueda (Filter) esté seteado en“pins :all” y que busque (“Look in”) en el archivo del mismo nombre que el esquemático (estoúltimo debería estar seteado por defautl).



¿Cómo usar Quartus?Debería verse algo como :



¿Cómo usar Quartus?Finalmente :

Con los botones de la barra vertical izquierda pueden ajustarse los valores de las entradas. Las salidas no están aún definidas por que aún no se ha corrido el waveform file.



¿Cómo usar Quartus?• Para correr el Waveform file todas las entradas deben estar con lo respectivos valores

deseados seteados. Para setear el la entrada que ud definió como clock, seleccionelo,y a continuación haga click derecho sobre este. Seleccione : Value → Clock.

• En este menu se pueden ajustar las características deseadas del clock como eltiempo de ciclo de reloj, el duty cycle, etc.

• Para finalmente correr el waveform file debe usarse el botón “Start Simulation” (ver• Para finalmente correr el waveform file debe usarse el botón “Start Simulation” (verfoto).



Consultas a [email protected]

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