Uso do ambiente EDA - QUARTUS Prime para programação em VHDL

PASSO 0

Acesse a nuvem do IFSC usando um terminal via ssh:

USER=LOGIN_SIGAA
ssh $USER@quartus.sj.ifsc.edu.br -XC  

Insira a senha do SIGAA

LOGIN_SIGAA@quartus.sj.ifsc.edu.br's password:

PASSO 1

Abra o Quartus Prime digitando no terminal

quartus20.1.sh

Em seguida abra um arquivo para inserir o código VHDL. No menu superior selecione [File > New > Design Files: VHDL File] e [OK]

PASSO 2

• Copie o código VHDL acima para o espaço de edição e salve o arquivo com o nome da entity: nand_gate.vhd, em um pasta exclusiva para este projeto.
• Ao ser perguntado se deseja criar um novo projeto, responda [Yes]

• Os próximos passos podem ser realizados da seguinte forma:

• Na tela Introduction [Next >]
• Na tela Directory, Name, Top-Level Entity

• Anote onde o projeto será salvo.

 /home/USER/PASTA_DO_PROJETO/

Se quiser, troque a pasta clicando sobre os [...] e selecionando/criando a pasta onde o projeto será salvo.

Recomendamos que no início você salve cada projeto em uma pasta separada.

• Note o nome do projeto. Se quiser pode mudá-lo

nand_gate

• Note o nome da top-level design entity

nand_gate

• Em seguida clique em [Next >]

• Na tela Project Type clique em [Next >]
• Na tela Add Filesclique em [Next >], pois note que seu arquivo "nand_gate.vhd" já está na lista dos arquivos do projeto.
• Na tela Family, Device & Board Settings, escolha a Family = [Cyclone IV E] e o Device = [EP4CE6E22A7] e clique em [Next >]
• Na tela EDA Tool Setting [Next >]
• Note na tela Summary os dados do projeto e clique [Finish]

PASSO 3

Realize a Analysis & Synthesis [Processing > Start > Start Analysis & Synthesis], ou use um dos botões que o professor mostrou em aula.

• Analise o Compilation Report.

1) Qual é a Top-level Entity?                 ___________________________
2) Quantos elementos lógicos foram utilizados?      ___________________________
3) Quantos pinos foram utilizados?                  ___________________________
4) Algum outro dado está diferente de zero? Quais?  ___________________________

PASSO 4

• Use o RTL Viewer para ver a descrição RTL do circuito. Selecione [Tools > Netlist Vieweres > RTL Viewer].

• Analise o Diagrama RTL, e note que ele representa a implementação de uma porta AND seguida de um NOT.

• Use o Technology Map Viewer para ver a como o circuito foi mapeado para os elementos lógicos disponíveis no dispositivo FPGA selecionado. Selecione [Tools > Netlist Vieweres > Technology Map Viewer (Post-Mapping)]. Ao abrir, clique direito sobre o símbolo LOGIC_CELL_COMB e selecione Properties para visualizar o que está implementado.

• Analise o Technolgy Map, e busque perceber que ele representa a mesma implementação de uma porta AND seguida de um NOT (onde está o NOT?).

• Lembre-se que apenas um circuito equivalente é mostrado, pois na prática essa célula contém uma LUT, o que corresponde a implementar diretamente a tabela verdade.

• Note que a tabela verdade mostrada corresponde novamente a uma porta AND.

PASSO 5

• Modifique a descrição do circuito para implementar o circuito da função Y = (A.B)' + C.D'B', salve como um novo arquivo Ckt2.vhd e de o mesmo nome ckt2 para a entity.

PASSO 6

• Simulação do circuito usando o simulador ModelSim
• Se você já havia fechado o Quartus ou trocou de projeto, reabra o projeto nand_gate. Clique em [File > Open Project] e selecione a pasta onde salvou o projeto. Depois clique sobre o arquivo nand_gate.qpf. Note que abrir um projeto é diferente de abrir um arquivo, pois todos os arquivos de configuração estão associados a esse .qpf.
• Após ter feito a Analysis & Synthesis, abra o simulador RTL do Modelsim [Tools > Run Simulation Tool > RTL Simulation].
• Note que o ModelSim deverá abrir já com o seu projeto pronto para ser simulado.

# Errors: 0, Warnings: 0

Note que na Library work está disponível a Entity nand_gate e a Architecture nome_arch

• De um clique duplo sobre o nome da architecture. Isso faz com que essa arquitetura seja disponibilizada para simulação. Agora no painel Objects estão disponíveis os sinais de entrada (a, b) e o sinal de saída (x).
• Abra o painel Wave, [View > Wave]
• Segurando a tecla [Ctrl] selecione com o mouse os sinais que deseja visualizar (a, b, x), e arraste os sinais para o painel Wave.
• Execute a simulação por 100 ps. Digite no painel de Transcript o comando run ou run 100 ou run 100ps. Outra opção é clicar sobre o icone run , ou ainda [Simulate > Run > Run 100].
• Analise se essa simulação feita corresponde ao circuito proposto.

a = 0, b = 0  => x = 1.

• Para mudar o valor da entrada, clique direito sobre a linha da entrada (a ou b) e selecione [Force...], para definir o novo valor. Por exemplo: Value = 1;
• Obtenha a tabela verdade completa do circuito e confira se é identica a mostrada abaixo:

• Salve os comandos dados para obter esse resultado. clique sobre o painel Transcript e em seguida clique em [File > Save Transcript As...] nand_gate.do.