Universidade Federal de Minas Gerais
Escola de Engenharia – Departamento de Engenharia Eletrônica
QUARTUS II – MODELSIM
(VHDL)
Versão 1.0
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Tutorial Quartus II muito interessante, Esquemas de Eletrônica
Tutorial Quartus II muito interessante dá para entender
Tipologia: Esquemas
2019
1 / 24
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Escola de Engenharia – Departamento de Engenharia Eletrônica
QUARTUS II – MODELSIM
(VHDL)
Versão 1.
Escola de Engenharia – Departamento de Engenharia Eletrônica Tutorial Quartus II – ModelSim (VHDL)
Sumário
- O software Quartus II .......................................................................................................... 2
- Criando Projetos com o Quartus II ...................................................................................... 2
- Desenvolvendo um projeto usando VHDL .......................................................................... 6
- Simulação de projetos – Modelsim ..................................................................................... 9
4.1. Utilizando o Modelsim ................................................................................................. 9 4.2. Modelsim – a partir do Quartus II.............................................................................. 18
- Gravação em FPGA ............................................................................................................ 21
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Com isto a tela de apresentação do aplicativo Project Wizard irá se abrir. Clique em Next. A tela da Figura 2 irá aparecer.
Figura 2 - Tela de Introdução do Project Wizard. (parte 1 de 5)
Nesta tela pode-se escolher o diretório do projeto, o nome do projeto e o nome da entidade principal do projeto. É recomendável que para cada projeto, uma pasta diferente seja criada, para que não haja conflito entre os diversos arquivos gerados para cada projeto. Evite nomes para os diretórios e arquivos que incluam caracteres especiais e espaços! E por prática, aloque o diretório o mais perto da raiz (C:).
Uma vez preenchidos os campos corretamente, clique em Next. A tela da Figura 3 aparecerá.
Figura 3 - Tela de Introdução do Project Wizard. (parte 2 de 5)
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Nesta tela é possível incluir arquivos ao projeto. Através do botão “ ... ” ao lado do campo File Name é possível definir o diretório do arquivo a ser incluído. Uma vez selecionado o arquivo, clique em Add para adicioná-lo ao projeto.
Quando todos os projetos desejados forem incluídos, clique em Next. Com isso a tela da Figura 4 aparecerá.
OBS : Caso esteja criando um projeto que não se utiliza de componentes previamente criados apenas clique em Next.
Figura 4 - Tela de Introdução do Project Wizard. (parte 3 de 5)
Nesta tela deve-se escolher o componente a ser utilizado para implementar o projeto, ou seja, em qual dispositivo lógico programável o sistema será gravado. A família do dispositivo pode ser definida no campo Device Family. Na seção Show in ‘Avaliable device’ list é possível realizar um filtro de componentes conforme algumas características como encapsulamento ( package ), quantidade de pinos ( pin count ) e faixa de velocidade ( speed grade ). Na lista Available devices são apresentados todos os componentes da família escolhida que atendam aos requisitos definidos pelo filtro de componentes. Selecione o dispositivo adequado e clique em Next para prosseguir para a próxima tela.
OBS : Observe no kit de desenvolvimento qual o dispositivo utilizado. A Figura 4 mostra como exemplo a seleção do dispositivo EP2C35F672C6 (família Cyclone II). Que é o utilizado kit DE da Altera.
Na próxima janela, mostrada na Figura 5, é possível utilizar outras ferramentas de desenvolvimento em conjunto com o Quartus II, para isto a ferramenta a ser utilizada deve estar instalada no computador, uma vez que estas ferramentas não acompanham o pacote de instalação do Quartus II. Se não for utilizar nenhuma ferramenta adicional, clique em Next.
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Figura 7 - Tela do Projeto “teste”
3. Desenvolvendo um projeto usando VHDL
O VHDL é uma linguagem de descrição de hardware. Para se iniciar o desenvolvimento de um projeto que utilize o modo VHDL, é necessário, primeiramente, adicionar ao projeto principal um arquivo que comporte este tipo de entrada. Assim sendo, para adicionar um arquivo de diagrama esquemático ao projeto clique em File -> New... , ou na ‘ folha em branco ’, no canto superior esquerdo. Uma vez feito isso, a janela mostrada na Figura 8 aparecerá.
Figura 8 - Tela de Abertura de um novo arquivo VHDL dentro do projeto – Menu File→New...
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Nesta janela é possível escolher o tipo de arquivo que se deseja criar (Diagrama esquemático, VHDL, etc). Selecione a opção VHDL File e clique em Ok. Será aberto um arquivo texto onde o código VHDL pode ser escrito. Para salvar este arquivo clique em File -> Save as... e dê um nome ao arquivo, salvando-o preferencialmente na pasta do projeto principal.
Dica: Para escrever um código VHDL você pode utilizar os modelos disponíveis no Quartus II. Basta clicar em Edit -> Insert Template -> VHDL (Figura 9 e Figura 10). Dentro das categorias disponíveis você pode escolher o template que desejar.
Figura 9 - Tela de Abertura de um template em VHDL dentro do projeto – Menu Edit→Insert Template...
Figura 10 - Tela de Abertura de um template em VHDL dentro do projeto
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Figura 12 - Tela de processo da compilação
Ao final do processo de compilação aparecerá, abaixo da tela do diagrama esquemático, uma janela de mensagens com o resultado da compilação. Caso algum erro, no processo de compilação, ocorra ele será mostrado nesta janela, com indicações do motivo da ocorrência e, no caso de linguagens de descrição de hardware , da parte do código onde se encontra o erro. Corrija sempre os ocasionais erros e repita o processo de compilação.
4. Simulação de projetos – Modelsim
ModelSim 2 foi criado pela Empresa Mentor Graphics (que pertence a Mentor e que, por sua vez, pertence à Siemens). Em uma parceria feita entre as empresas, para permitir o uso e distribuição da licença do ModelSim para as Universidades, surgiu o ModelSim-Altera (32 bits). O simulador professional é o QuestaSim (que praticamente é a mesma coisa que o Modelsim, só que para 64 bits).
Este software é um programa utilizado para simulação de projetos em VHDL. Este software será utilizado para a realização de simulações funcionais, que permitem verificar se a funcionalidade do projeto desenvolvido está correta; em outras palavras, a simulação funcional verifica a lógica.
4.1. Utilizando o Modelsim
A tela de início do Modelsim pode ser vista na Figura 13, onde clicando em Jumpstart , abre- se a tela da Figura 14 para criar um novo projeto ou abrir um projeto existente.
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Figura 13 – Modelsim – Tela Inicial
(^2) Este tutorial está adequado ModelSim versão compatível com a IDE Quartus II Web Edition versão 13.0 Service Pack 1 em: https://www.altera.com/products/design-software/model---simulation/modelsim-altera-software.html
Figura 14 – Tela Inicial - Criar um novo projeto ou Abrir projeto existente no Modelsim
Caso não as telas das FigurasFigura 13 e Figura 14 não abram, você pode criar um novo projeto clicando em File->New->Project... (Figura 15).
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Figura 17 - Adicionar arquivos ao projeto
O primeiro passo para simular é criar um arquivo de entradas para a simulação, ou um arquivo com os estímulos dos sinais de entrada de seu circuito (arquivo testbench ). Esse arquivo vai aplicar às entradas de sinais as condições possíveis de funcionamento de forma que a saída possa ser então avaliada. Este arquivo já pode ter sido criado, anteriormente, no QuartusII. Dessa forma, deve-se somente adicionar o arquivo do circuito (ex. somador) e o arquivo de entradas para simulação (ex. tb_somador), clicando em Add Existing File. A tela da Figura 18 irá aparecer. Forneça o endereço dos arquivos e clique em OK.
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Figura 18 – Adicionar os arquivos para simulação
Quando terminar de adicionar a tela da Figura 17 irá aparecer novamente. Clique em Close e irá aparecer a tela da Figura 19.
Figura 19 – Tela do projeto com os arquivos selecionados
Os arquivos adicionados aparecem com uma interrogação azul que significa que ainda não foram compilados pelo Modelsim. Para isto, clique com o botão direito em um dos arquivos, Compile -> Compile all (Figura 20).
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Figura 21 - Arquivos compilados sem erro
Para iniciar a simulação, clique no menu superior em Simulate->Start Simulation... Após, irá aparecer a janela da Figura 22.
Figura 22 - Tela para iniciar a simulação
Clique no sinal de + da biblioteca work. Nela estará os dois arquivos (como pode ser visto na Figura 16 eles foram salvos nesta biblioteca quando o projeto foi criado). Clique no arquivo de testbench (ex. tb_somador) e depois em OK. Irá aparecer a tela da Figura 23.
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Figura 23 - Tela de simulação
Clique com o botão direito no nome do arquivo de testbench e clique em Add Wave. Os sinais de entrada e de saída irão aparecer na janela Wave , conforme a Figura 24.
Figura 24 - Sinais de entrada e saída inseridos na tela de simulação
Para ajustar o tempo da simulação, clique em Simulate->Runtime Options... e a janela da Figura 25 irá aparecer.
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Figura 27 - Simulação feita
É provável que você irá precisar ajustar o zoom da tela de simulação. Para isto, clique com o botão direito para ver as várias opções (Figura 28).
Figura 28 - Opções de ajuste de zoom
Uma vez configuradas as formas de onda dos sinais de entrada, salve o arquivo clicando em Export -> Image...
4.2. Modelsim – a partir do Quartus II
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É possível realizar a simulação pelo Modelsim chamando o mesmo diretamente pelo Quartus II, também utilizando o arquivo de testbench.
Para isto, clique em Assigments -> Settings -> EDA Tool Settings -> Simulation deve aparecer uma janela como a da Figura 29.
Figura 29 - Tela de configurações
No campo Tool name , selecione o ModelSim-Altera e, no campo NativeLink Settings selecione Compile test bench e clique no botão Test Benches... do lado direito. Aparecera uma nova aba como mostra a Figura 30.
Figura 30 - Tela para inserir o testbench a ser simulado