使用Quartus II開發軟件

　　現今每個工程人員都把精力放在效能上面，即用最少的資源做最多的事情。Altera公司的PLD(可編程邏輯)開發軟件平臺工具Quartus II 能幫助工程人員提高效能，它是如何實現的呢？概括起來說就是 Quartus II的T.I.P.S.方法。

　　T代表Timequest，新一代ASIC功能時序分析器，支持業界標準的Synopsys設計約束(SDC)時序分析方法。

　　I代表Incremental Compilation—增量編譯器，支持自下而上的設計流程，可以分別建立和優化設計模塊。

　　P 代表PowerPlay—功耗分析和優化技術，能夠對功耗進行自動優化，從設計概念形成到實施階段，幫助用戶提高功耗管理的效率。

　　S 代表SOPC Builder—可編程片上系統生成器，它避免了繁雜而又容易出錯的系統集成任務，幫助用戶迅速建立系統。

　　TimeQuest時序分析器

　　新的、使用方便的TimeQuest時序分析器提供完整的GUI用戶界面，建立約束和時序報告，并提供ASIC功能特性，自然地支持Synopsys設計約束(SDC)格式，以及全腳本功能。TimeQuest時序分析器是 65nm 器件和未來工藝技術的默認時序分析器。 Altera 的 Quartus II 軟件針對 65nm 和以前的設計繼續提供標準時序分析器。

　　Altera建議在180nm、90nm和65nm工藝節點上都使用 TimeQuest 時序分析器。此外，還建議所有移植到65nm器件上的設計都使用TimeQuest時序分析器。

　　從基本的時序分析要求到高級時序分析要求，與標準時序分析器相比，TimeQuest時序分析器有明顯的優勢。

　　基本時序分析要求—TimeQuest提供使用方便的GUI，建立約束，查看時序報告。它提供和標準時序分析器相同的流程 ( 包括默認的時鐘約束和 fMAX 報告 ) ，而不必再學習SDC或者其他的約束格式。

　　中間時序分析要求—TimeQuest能夠自然地支持 SDC 格式。 TimeQuest簡化了 SDC 的學習過程，提供按需的交互式報告功能。 與 標準時序分析器相比， 它能夠建立更精確的時序行為模型 ( 例如，上升 / 下降時序模型 ) 。

　　高級時序要求— TimeQuest提供全腳本功能，建立約束，生成報告，管理時序分析流程。 TimeQuest支持高級報告，并且能夠建立定制報告。 它對SDC的自然支持還能夠輕松實現 ASIC 原型開發，或者移植為硬拷貝的結構化 ASIC 。

　　Incremental Compilation增量式編譯器

　　Quartus II 軟件首次實現了 FPGA 業界的漸進式編譯功能，支持自上而下和自下而上基于團隊的設計，縮短了設計迭代的編譯時間，同時保持性能不變，使 Quartus II 軟件成為高密度 FPGA 設計中效率最高的軟件。使用 Quartus II 軟件可以迅速完成高密度 FPGA 設計。

　　Quartus II 漸進式設計在功能上的改進包括了基于團隊的工程管理流程，大大提高了團隊設計的效率。在新的工程管理器界面中，用戶可以生成所有的自下而上的設計分區工程，讓每個工程師獨立地進行開發和優化，然后將結果集成到整個設計中。在系統集成階段，系統規劃人員還可以對準備好的優化設計模塊逐步進行集成，同時保持設計模塊的性能不變。

　　通過縮短編譯時間，用戶可以由原來的每天只能迭代一到兩次提高到現在的四到十次，極大地提高了設計效能。

　　漸進式編譯功能使設計人員能夠為綜合和適配 / 邏輯布局確定物理和邏輯分區，如圖1 所示。 

　　Quartus II 軟件在處理設計時，保留用戶指定的分區，能夠優化特定分區而不變動其他分區。高級優化技術會導致編譯時間增加，而漸進式編譯功能則降低了這種影響，提高時序逼近性能，在特定設計分區上使用物理綜合等高級優化技術，保持其他分區不變。

　　例如，如果頂部分區和 F 分區已經達到性能要求，那么用戶可以只修改 B 分區或者打開物理綜合功能，重新編譯設計來進一步優化設計的總體性能。

　　用戶可以方便地在 Quartus II 軟件工程導航器層次視圖中分配分區。 完成設計分區后，設計人員通過為每個分區設置一個網表類型屬性，實現對設計處理過程的高級控制。

　　PowerPlay功率分析和優化技術

　　引入Quartus II 的PowerPlay功率分析和優化技術后，Altera在軟件技術上領先的傳統得到了進一步的鞏固。PowerPlay技術可以使用戶對動態和靜態功耗進行精確地分析和優化。

　　PowerPlay使用戶能夠在早期設計概念到設計實施階段過程中對功耗進行估算，如圖2所示。

　　設計人員可以在設計概念產生階段，利用PowerPlay前期功率估算器表單對靜態和動態功耗進行估算。利用新的PowerPlay功率分析器功能，在設計實施階段對功率進行精確估算。

　　利用PowerPlay功率分析器功能，通過前期功率估算器表單提高了功耗估算的精度。該表單包括：

　　·考慮器件資源使用和布局布線結果；

　　·考慮功能和時序仿真輸入/輸出激勵；

　　·當仿真矢量輸入無效時，對預期的設計節點工作速率進行統計分析。

　　PowerPlay生產詳細的報告，指明哪種器件結構甚至是設計層次模塊消耗了最大的功耗。圖3列出了PowerPlay功率分析器報告。

　　SOPC Builder可編程片上系統生成器

　　在建立一個系統時，最耗時的任務是根據系統要求集成大量的組件。SOPC Builder避免了手動系統集成任務，使用戶能夠將精力集中在定制用戶邏輯設計上，從而突出系統優勢。Quartus II 設計軟件的所有版本均包括SOPC Builder 系統生成工具。SOPC Builder具有：

　　·使用方便的 GUI 界面，幫助用戶高效地建立并修改系統；

　　·自動集成常用的 SOPC Builder 組件、Altera知識產權 (IP)、Altera宏功能合作伙伴計劃 (AMPP) IP，以及定制組件內核等；
 
　　·高效地連接外部處理器和SOPC Builder可用IP庫，包括Serial RapidIO、千兆以太網、PCI和PCI Express；

　　·建立自己的可重用定制組件；

　　·生成系統 HDL，包括針對系統組件集成需求而經過優化的系統互聯架構。

　　用戶可以在全部或者部分FPGA以及MAX II CPLD 系統設計中使用SOPC Builder。采用SOPC Builder接口來選擇元件，以及元件間的連接，用戶會發現系統集成任務能夠在幾分鐘內完成。SOPC Builder應用包括：

　　·構建定制Nios II 嵌入式處理器解決方案；

　　·采用外設擴展定制單機處理器；

　　·通過PCI接口連接至ASSP專用標準產品和CPU；

　　·構建數字信號處理（DSP）的協處理器。

　　例如，用戶可以使用SOPC Builder和Altera Nios II處理器定義一個定制處理器方案，見圖4。

　　同樣，采用SOPC Builder元件編輯器功能，用戶可以輕松實現幾乎所有外部處理器以及DSP的接口。

　　如果用戶使用SOPC Builder和SOPC Builder Ready的PCI MegaCore編譯器，將容易構建通過PCI接口實現與這些ASSP以及外部處理器進行通信的系統。

　　采用SOPC Builder可以構建DSP協處理器，分擔DSP器件的任務。還可以利用Altera FPGA并行DSP處理能力，提升系統的DSP處理性能。

　　SOPC Builder直觀的用戶界面使用戶能夠輕松地選擇元件，進行參數賦值，選擇元件間的連接，生成包括互連在內的完整系統，自動生成方便軟件工程師使用的存儲器映射頭文件。

　　結語

　　Quartus II T.I.P.S方法能夠提高PLD的設計效能，是行之有效的捷徑。

　　用戶和充分利用Altera公司提供的資源，免費下載最新Quartus II軟件：www.altera.com.cn/download，以及Quartus II 開發軟件7.1文檔：http://www.altera.com.cn/literature/lit-qts.jsp。

　　另外，“Show me, Guide me, Test me”, 是一個集成在Quartus II中非常好的學習工具，用戶可以在安裝完Quartus II 軟件后，從HELP菜單中TUTORIAL欄里獲得。