在Quartus II软件制作，使用Quartus II的电路仿真功能，制作的8-3线译码器电路设计。Quartus II仿真可以使用波形仿真功能，便于学习理解。 笔者也是初学者，先熟悉电路仿真部分，作此文章记录Quartus II实验，留待慢慢研究学习。 Quartus II design 是最高级和复杂的，用于system-on-a-programmable-chip (SOPC)的设计环境。 Quartus II design 提供完善的 timing closure 和 LogicLock基于块的设计流程。Quartus II design是唯一一个包括以timing closure 和 基于块的设计流为基本特征的programmable logic device (PLD)的软件。

FPGA点阵屏设计：汉字显示、控制与调速功能，Quartus II与Verilog开发，可移植至Vivado平台,FPGA点阵屏设计：汉字显示、控制与调速功能，Quartus II与Verilog开发，可移植至Vivado开发环境,基于FPGA的点阵屏设计，基于Quartus ii开发，Verilog编程语言，也可移植到vivado开发。 1、可以显示多个汉字 2、暂停、启动控制 3、左移右移控制 4、调速控制。 ,基于FPGA的点阵屏设计; Quartus ii开发; Verilog编程; 移植至vivado; 显示汉字; 控制功能; 调速控制,基于FPGA的点阵屏设计：多汉字显示与多种控制功能的Verilog编程实现

随着生活水平的提高，医疗水平也不断的提高，患者需求的及时传达就显得尤为重要，因而病房呼叫系统是医院的必备设备之一，为方便患者和医护人员之间的及时联系、提高医疗服务质量都起着极其重要的作用。 设计具有以下功能： 模拟病房呼叫输入； 1.显示优先级高的呼叫病房号，模拟呼叫声 2。对优先级低的呼叫进行存储，处理完高优先级后处理再处理 3.其他扩展功能可以自行针对开发板的功能模块具体设计合理的功能。 注意：在本文中，对设计的蜂鸣器呼叫时间进行了限制，考虑实际应用，这一限制不太合理，可以自行研究修改为持续呼叫。 在本文中没有附带代码，代码移步下一篇文章《基于FPGA的病房呼叫系统的各模块附带代码》 ### 病房呼叫系统设计与实现 #### 一、概述 随着社会的进步与科技的发展，医疗服务的质量成为了衡量一个国家或地区现代化水平的重要指标之一。其中，病房呼叫系统的完善与否直接影响到患者的就医体验及医疗效率。传统的病房呼叫系统通常采用模拟电路实现，存在功能单一、扩展性差等问题。随着现场可编程门阵列(FPGA)技术的成熟及其广泛应用，基于FPGA的病房呼叫系统设计成为可能。此类系统不仅能够有效提升医疗服务水平，还能满足患者对于紧急情况下的快速响应需求。 #### 二、FPGA与VHDL语言 ##### 2.1 FPGA简介 FPGA是一种高度灵活的数字集成电路，其内部包含大量可配置逻辑单元(CLBs)、可编程互联资源以及其他专用功能模块。通过软件配置，可以在FPGA上实现几乎任意的数字逻辑功能，从而构建出复杂多变的硬件系统。FPGA具有设计周期短、开发成本低、灵活性高等优点，在通信、军事、航空航天等领域有着广泛的应用前景。 ##### 2.2 VHDL语言 VHDL(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)是一种用于描述数字系统的硬件描述语言。它不仅可以用于FPGA的设计与仿真，还可以用于ASIC(专用集成电路)的设计。VHDL支持多种设计风格，包括行为描述、数据流描述和结构描述等，这使得设计者可以根据不同的需求选择最适合的设计方法。此外，VHDL还具有良好的可读性和可维护性，便于团队协作和项目管理。 #### 三、病房呼叫系统设计要点 ##### 3.1 系统架构 基于FPGA的病房呼叫系统主要由以下几个部分组成： - **呼叫输入模块**：负责接收来自各个病房的呼叫信号，并根据信号强度或其他标准确定信号的优先级。 - **信号处理模块**：对输入信号进行处理，确保优先级高的信号被优先响应。 - **显示模块**：显示当前最高优先级的病房号码。 - **存储模块**：存储未处理的低优先级信号，待高优先级信号处理完毕后再逐一处理。 - **蜂鸣器控制模块**：根据系统状态控制蜂鸣器发出声音提醒医护人员。 ##### 3.2 设计流程 1. **需求分析**：明确系统的功能需求，如信号的优先级划分、显示方式等。 2. **方案设计**：基于需求制定设计方案，包括模块划分、接口定义等。 3. **代码编写**：使用VHDL语言编写各个模块的代码。 4. **仿真验证**：利用Quartus II软件进行功能仿真，验证设计是否符合预期。 5. **综合与布局布线**：将设计综合成网表文件，并进行布局布线优化。 6. **硬件测试**：将生成的比特流下载到FPGA开发板上进行实物测试，确保系统正常工作。 ##### 3.3 关键技术点 - **优先级处理**：通过设置阈值或比较器来判断信号的优先级。 - **存储技术**：采用RAM或寄存器文件等存储器件来保存低优先级信号。 - **人机交互界面**：设计简洁易用的用户界面，以便医护人员快速识别并响应患者的呼叫。 #### 四、案例分析 在具体实现过程中，可以通过以下步骤来完成病房呼叫系统的开发： 1. **确定开发板**：选择适合的FPGA开发板，如题目中提到的EP1C3T144C8。 2. **模块细化**：根据系统架构细化每个模块的具体功能与接口。 3. **编写代码**：利用VHDL语言编写每个模块的代码，并进行模块间的连接。 4. **功能仿真**：在Quartus II软件中进行功能仿真，检查是否有逻辑错误。 5. **时序仿真**：进一步进行时序仿真，确保系统在实际运行中的稳定性。 6. **硬件测试**：将设计下载到开发板上进行实物测试，验证其实际表现是否符合预期。 #### 五、总结 基于FPGA的病房呼叫系统设计充分利用了FPGA的灵活性和VHDL的强大功能，实现了高效的患者呼叫管理。通过对系统的精心设计和严谨测试，不仅可以显著提升医疗服务水平，还能为患者提供更加舒适和安全的就医环境。未来，随着技术的不断进步和发展，病房呼叫系统的功能还将得到进一步拓展和完善，更好地服务于医疗领域的需求。

【哈尔滨工程大学】模型机设计项目工程及实验报告，完成16条指令

在进行FPGA设计与开发的过程中，仿真验证是不可或缺的一环，尤其当涉及到IP核，比如Altera三速以太网IP核时，仿真就显得尤为重要。Quartus II是Altera公司推出的一款综合性的FPGA设计软件，它集成了逻辑设计、时序分析和布局布线等多个环节。Modelsim-Altera则是与Quartus II配套的仿真工具，用于验证逻辑设计的正确性。 在Quartus II 15.0版本中，仿真流程中一个重要的步骤是设置NativeLink。NativeLink能够将Quartus II工程文件与Modelsim-Altera仿真工具进行关联，以便于用户能够更加方便地进行仿真验证。在编译完成，没有错误的情况下，我们可以通过以下步骤来设置NativeLink： 点击Quartus II界面中的"Assignments" -> "Settings"，在弹出的对话框中选择"EDA Tool Settings"（红框1处），接着选择"Simulation"（红框2处）。在设置过程中，需要核对红框3处和4处是否与图上设置的一致。随后，勾选红框5处的"Compile testbench"选项，点击红框6处的"Test Benches"以进入新的testbench设置窗口。 在testbench设置窗口中，点击"New"创建一个新的Testbench设置脚本。然后，点击NewTestBenchSettings选项卡中的Filename一栏最右侧的三个小点（红框1处所示）。在弹出的文件选项卡中，定位到工程目录下的"_testbench/testbench_verilog/"目录下，选择"_tb.V"文件并Open。返回到NewTestBenchSettings选项卡中后，点击Add将"_tb.v"添加进去。 接下来，需要再次点击那三个小点，进入文件选择选项卡中，并定位到工程目录下的"_testbench/testbench_verilog/models"文件夹中，选择除以"timing"开头的文件以外的其他所有文件。点击Open。这些文件是为了配合仿真TSE IP核而存在的仿真模型，它们组合在一起相当于虚拟了一个物理的网络收发器PHY，使得我们可以模拟真实的板级环境进行仿真测试。 在NewTestBenchSettings选项卡中，Testbench一栏中输入"_tb"，而TopLevelmoduleintestbench一栏中输入"tb"。需要注意的是，尽管文件名字是"_tb.V"，但文件中的testbench顶层实体名字仍然是"tb"。因此，我们不应该直接设置"_tb.V"作为topLevelmoduleintestbench的名字，而应该根据实际情况输入"tb"。 完成设置后，连续点击两次"OK"，回到Settings-<工程名>选项卡中，勾选"Use Script to setup simulation"，并定位到文件"_testbench/testbench_verilog//_wave.do"。这个文件是一个脚本文件，它的主要功能是帮助我们将信号有条理地添加到仿真波形窗口中，使得观察更加直观。点击"Apply"，然后"OK"即可。 至此，NativeLink的设置基本完成。在Quartus II软件中点击"RTL Simulation"按钮就可以启动仿真。仿真过程会比较漫长，因为Modelsim-Altera需要首先对设计文件进行编译，整个过程大约需要3分钟左右的时间。仿真开始后，模型将会自动在波形窗口中添加信号并停在仿真时间0处。由于仿真脚本中没有"run"命令，所以添加完波形后Modelsim将进入等待状态。这时，我们需要手动输入"run-all"命令或者在GUI上点击"run-all"按钮来运行仿真。仿真大约运行10秒后会停下来，此时，我们就可以开始观察波形，并在Transcript窗口中获取仿真过程中的一些数据信息。 通过上述步骤，我们可以完成对Altera三速以太网IP核的仿真测试，观察收发模块和FIFO模块的信号波形，对仿真结果进行初步的分析。在后续的工作中，还需要对仿真结果进行深入的分析，以便进一步优化设计，确保最终的FPGA设计达到预期的功能和性能要求。

FPGA系统中实现网口有多种方式，包括友晶的DE2-35开发板上使用的NIOS II处理器通过外部MAC芯片DM9000实现的web server，以及DE2-115开发板上使用NIOS II处理器与三速以太网（TSE）IP核实现web server......

位同步技术是数字通信系统中的关键技术之一，它主要用于在接收端恢复发送端的时钟信号，确保数据的正确解码。M序列发生器是位同步技术中常用的伪随机码发生器，因其优良的自相关特性而被广泛使用。在本项目中，"BitSync_quartus_verilog_位同步技术_m序列发生器_m序列"提供了两个基于Cyclone IV FPGA的工程实例，分别实现了M序列的生成和位同步时钟恢复。 1. M序列：M序列，也称为最长线性反馈移位寄存器（Maximum Length Sequence），是一种具有最长周期的二进制序列。它由线性反馈移位寄存器（LFSR）产生，其特点是自相关性极低，且非零自相关的唯一位置在序列的起始点，这使得M序列成为理想的测试信号和同步信号源。 2. Verilog：Verilog是一种硬件描述语言，常用于FPGA和ASIC设计。在这个项目中，Verilog被用来编写M序列发生器和位同步时钟恢复的逻辑电路。通过Verilog代码，我们可以实现特定的逻辑功能，如LFSR的操作，以及相位锁定环（Phase-Locked Loop, PLL）等位同步的关键部件。 3. Cyclone IV FPGA：Altera公司的Cyclone IV系列是低成本、低功耗的FPGA产品，适用于各种嵌入式系统和数字信号处理应用。在这个项目中，这两个工程都是在Cyclone IV平台上实现的，表明了FPGA在实时硬件实现复杂数字逻辑的优势。 4. 位同步时钟恢复：在数字通信中，由于传输通道的失真和噪声，接收端的时钟通常与发送端不同步。位同步时钟恢复的目标就是从接收到的信号中提取出准确的时钟，以确保正确解码数据。通常，这会通过相位锁定环（PLL）来实现，PLL可以自动调整本地时钟，使其与输入信号的相位保持一致。 5. MListGen：这个子文件可能是M序列的生成模块，它可能包含了LFSR的配置和操作逻辑，用于生成特定长度和类型的M序列。 6. bitClockRecovery：这个子文件很可能是位同步时钟恢复的实现，它可能包含了一个PLL，以及用于检测和锁定相位差异的电路。在100k-400k的频率范围内，这个模块能有效地捕捉并跟踪输入M序列的时钟，实现位同步。 这个项目提供了一个实际的FPGA实现案例，展示了如何利用Verilog和Cyclone IV FPGA进行位同步技术和M序列发生器的设计。对于学习数字通信、FPGA设计以及Verilog编程的工程师来说，这是一个非常有价值的资源。

Quartus Primer22.1下载安装

在电子设计自动化（EDA）领域，Verilog是一种广泛使用的硬件描述语言（HDL），用于描述数字系统的逻辑行为和结构。本项目将详细讲解如何在Altera的Quartus II集成开发环境中，使用Verilog实现一个32位精简指令集计算机（RISC）处理器。 32位RISC处理器设计的核心在于其简洁高效的指令集，它通常包括加法、减法、逻辑运算、分支、加载/存储等基本操作。设计这样的处理器，首先要明确指令格式，例如采用固定长度的指令，每个指令可能包含操作码（opcode）、寄存器地址和立即数字段。 1. **数据通路设计**：32位RISC处理器的数据通路包括ALU（算术逻辑单元）、寄存器堆、控制单元、总线以及各种信号线。ALU执行基本的算术和逻辑运算；寄存器堆存储数据和指令；控制单元根据指令解码结果生成微操作信号；总线连接各个部件，确保数据和控制信号的传递。 2. **指令解码**：在Verilog中，可以定义一个解码模块，将接收到的32位指令分解成对应的操作码和其他字段。解码器根据操作码生成控制信号，这些信号决定处理器的执行流程。 3. **寄存器文件**：32位RISC处理器通常有多个通用寄存器，用于暂存数据。在Verilog中，可以创建一个寄存器文件模块，实现读写操作，并通过地址线选择要访问的寄存器。 4. **ALU设计**：ALU是处理器的心脏，处理所有算术和逻辑运算。它需要支持常见的二元操作，如加、减、与、或、异或，以及一元操作，如取反。在Verilog中，可以利用组合逻辑实现这些功能。 5. **控制单元**：控制单元根据解码后的指令生成微操作信号，控制整个处理器的时序。这涉及到条件分支、跳转、中断处理等各种情况的处理。 6. **内存接口**：RISC处理器通常包含加载/存储指令，因此需要设计内存接口模块，用于与外部存储器进行数据交换。这部分可能涉及地址计算、数据总线宽度适配等。 7. **时序设计**：在Quartus II中，需要考虑时钟周期和同步设计原则，以确保所有操作在正确的时间发生。这包括定义合适的时钟信号，以及使用同步寄存器和触发器来避免竞争冒险。 8. **仿真与综合**：在完成Verilog代码编写后，使用Quartus II的仿真工具进行功能验证，确保处理器能按预期工作。然后，进行综合优化，生成适合FPGA（现场可编程门阵列）的门级网表。 9. **硬件调试**：在FPGA上实现处理器后，可以使用Quartus II的硬件调试工具，如JTAG接口，进行在线调试，观察和分析处理器的实际运行状态。 10. **性能评估**：最后，对处理器的性能进行评估，包括时钟周期、功耗、面积效率等方面，以满足实际应用的需求。 通过以上步骤，可以在Quartus II环境下成功地用Verilog实现一个32位RISC处理器。这个过程中不仅需要深入理解数字逻辑和计算机体系结构，还要熟练掌握Verilog编程技巧和FPGA设计流程。

1、计时功能：包括对时间和日期的计时(秒、分、时、日、月、年)。 2、校时功能：能用按键方便地设置各时间单位计数初值(秒、分、时、日、月、年)，当选择了某对象后，所对应的数码管闪烁点亮，以表示要对该对象初值进行设置。 3、清零功能：能用按键将时间清为0点0分0秒，或将日期清为00年01月01，或将闹钟定时设置清为0时0分0秒。 4、定时提醒(闹钟)功能：能在设定的时间，即灯持续亮，若按住任意一个按键,便可使灯灭。 5、整点报时功能：每逢正时，LED灯会亮5秒。 6、显示功能：同时采用6个数码管扫描显示时间、闹钟定时或倒计时的值。使用一个能进显示模式切换的按键，当按动不同的次数时，分别选择显示时间、闹钟定时时以及倒计时。 7、倒计时功能（具有启动/停止计算功能和按键清零功能，最大可计到（23时59分59秒）。