谈ＱｕａｒｔｕｓＩ在教学中的应用
摘要： 本文以正弦信号发生器为例，介绍QuartusII的应用，重点解释LPM_ROM和Signal Tap II的使用。关键词: QuartusII LPM_ROM SignalTapII 正弦信号发生器
QuartusII是Altera提供的FPGA/CPLD开发集成环境，用QuartusII设计正弦信号发生器，关键涉及到QuartusII的重要功能：LPM_ROM和Signal Tap II的使用；步骤繁杂，学生难以掌握；本文以正弦信号发生器为例，详细介绍QuartusII的设计步骤，重点解释LPM_ROM和Signal Tap II的使用，以帮助读者深化对QuartusII的学习。
一、正弦信号发生器的工作原理
正弦信号发生器的结构由3部分组成：数据计数器或地址发生器、数据ROM和D/A；顶层文件SINGT.VHD在FPGA中实现ROM的地址信号发生器和正弦数据ROM，ROM由LPM_ROM模块构成能达到最优设计； Signal Tap II随设计文件一并下载到目标芯片中，用以观察目标芯片内部系统信号节点处的信息，而不影响系统的正常工作。
二、操作步骤
(一)正弦信号数据ROM定制
完成波形数据ROM的定制和ROM中波形数据文件，即ROM的初始化文件的设计。
1.设计ROM初始化数据文件
初始化数据文件格式有2种：Memory Initialization File (.mif)格式文件，或Hexadecimal (Intel-Format) File (.hex)格式文件。两个格式文件的建立方法相似：在New窗中选择“Other files”项，后，选择“Memory Initialization File”项或“Hexadecimal (Intel-Format) File”项，填入数据后，以.Mif/.hex格式文件存盘。
2.定制ROM元件(data_rom.vhd)
利用MegaWizard Plug-In Manager定制正弦信号数据ROM宏功能块，并将以上的波形数据加载于此ROM中。
设计步骤如下：
(1)设置MegaWizard Plug-In Manager初始对话框。在Tools菜单中选择“MegaWizard Plug-In Manager”，以及“Storage”项下的'LPM_ROM，再选“Cyclone”器件和VHDL语言方式，最后设置ROM文件存放的路径和文件名： G：work/cy/csingt/data_rom.vhd
(2)选择ROM控制线和地址、数据线。地址与数据的位宽指定为6和8，选择地址锁存控制信号inclock，并选择数据文件data.hex，完成ROM定制，即完成ROM文件data_rom.vhd的生成。
(二)创建工程和编辑顶层设计文件
首先建立工作库(Work Library)，即安排一个与此工程相关的所有文件的文件夹。
建立文件夹后将设计文件通过QuartusII的文本编辑器编辑并存盘，详细步骤如下：
(1)新建一个文件夹：如：G：/work/cy/singt 。注意，文件夹名不能用中文。
(2)输入源程序：(略)
注意顶层文件singt.vhd中的元件声明语句中的端口必须与data_rom.vhd的端口一致。
(3)文件存盘：
注意存盘文件名应该与实体名一致，即singt.vhd。然后进入创建工程流程：1)选择文件夹G：/work/cy/singt；2)令singt.vhd为工程；3)加入工程的文件：singt.vhd、data_rom.vhd；4)目标芯片：“Cyclone”系列；5) 具体芯片：EPIC3T144C8；6)仿真器和综合器是QuartusII中自带的；
学生对此比较熟悉，不再详述。
(4)全程编译：(略)
(5)阅读编译报告：
逻辑单元163个；内部RAM资源为512个位单元，恰好等于64个8位波形数据的大小。
(三)IN-System Memory Content Editor应用
对于Cyclone/II等系列的FPGA，只要对使用的LPM_ROM或LPM_RAM模块适当设置，就能利用QuartusII的EAB/M4K在系统(In-System)读写编辑器直接通过JTAG口读取或改写FPGA内处于工作状态的存储器中的数据，读取过程不影响FPGA的正常工作。
用法如下：
(1)打开在系统存储单元编辑窗口：(略)
(2)读取ROM中的波形数据：
选择数据文件名rom4，然后“Read Data from In-System Memory”，这些数据是在系统正常工作的情况下通过FPGA的JTAG口从其内部EABROM中读取的波形数据，它们应该与加载进去的文件data.hex中的数据完全相同。