軟體與硬體介紹
1-1 Quartus II 與 ModelSim-Altera
Starter 軟體下載
1-2 軟體安裝
1-3 FBBCar 介紹
1-4 隨書光碟內容
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以下分幾個章節介紹本書所使用的軟體下載方式與硬體設備。1-1 為 Quartus II 與
ModelSim-Altera Starter 軟體下載,1-2 為軟體安裝,1-3 為 FBBCar 介紹。
1-1 Quartus II 與 ModelSim-Altera Starter
軟體下載
1-1-1 Quartus II軟體下載
Altera每季會更新軟體版本,可以從 altera官方網站 http://www.altera.com的網頁
下方有一個「Download Center」下載軟體,如圖 1-1 所示。
圖 1-1 Altera 網頁「DOWNLOADS」連結
從「DOWNLOAD」連結點進去,可以看到的頁面最下方有各版本的軟體選項,
選擇 12.1 Service Pack1,如圖 1-2 所示。本書範例使用 Web 版軟體就可以完成。若要
下載 Web 版軟體,則點選「Web Edition」。
圖 1-2 DOWNLOADS 頁面
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進入下載軟體之頁面,如圖 1-3 所示。選「Individual Files」,可分開下載不同軟體
的安裝檔。若是工作在 Windows作業系統,先選擇「12.1sp1_quartus_free_windows.exe」。
圖 1-3 選擇 Quartus II 安裝軟體
會進入「myAltera Log In」網頁,如圖 1-4 所示。若是還沒有在 altera網站註冊過,
則選擇下方「Create Your myAltera Account」,輸入您真實的 E-mail 帳號,再選擇「Create
Account」。
圖 1-4 「myAltera Log In」網頁
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會出現 myAltera Email Verification 頁面,提示要去前一頁面登記的信箱收信,驗
證信箱。
圖 1-5 myAltera Email Verification 頁面
進入信箱會收到 Altera寄的信箱驗證信如圖 1-6 所示,選擇連結。
圖 1-6 Altera 寄的信箱驗證信
信箱驗證完成會出現表單,填寫個人資料參考如圖 1-7 所示。填寫完按「Create
Account」。
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圖 1-7 輸入個人資料
建立帳號完成會切至登入頁面,輸入帳號密碼後,按「Log In」,如圖 1-8 所示。
圖 1-8 登入個人帳號
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登入個人帳號成功的話會看到如圖 1-9 所示之頁面,再按右邊「Download Quartus
Prime」。另外新開啟一頁面如圖 1-10 所示。
圖 1-9 登入成功之頁面
選擇軟體版本,例如 Version12.1 下的 12.1 Service Pack 1,如圖 1-10 所示。本書
使用 Web Edition 即可完成本書範例。點選「Web Edition」。
圖 1-10 選擇軟體版本
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接著需選擇配合不同作業系統的軟體檔案,例如選擇在 Window 作業系統下的
Quartus II 安裝檔「12_1sp1_quartus_free_windows.exe」,如圖 1-11 所示。
圖 1-11 選擇作業系統
接著會切至「About the Download Manager」頁面如圖 1-12 頁面,並出現「另存
新檔」之對話視窗,如圖 1-13 所示。
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圖 1-12 「About the Download Manager」頁面
將 Quartus II 安裝檔「12_1sp1_quartus_free_windows.exe」存至個人電腦資料夾,
例如,存至「d:/tools/qt12sp1/12.1sp1_243_quartus_free_windows.exe」,如圖 1-13 所示。
圖 1-13 儲存「12.1sp1_243_quartus_free_windows.exe」檔
1-1-2 ModelSim-Altera Starter軟體下載
ModelSim-Altera Starter 為不須付費的模擬軟體,可將 Quartus II 軟體所設計之電
路進行模擬。ModelSim-Altera Starter 軟體下載處同 Quartus II 軟體之下載頁面,如圖
1-14 所示。
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圖 1-14 ModelSim-Altera Starter 軟體下載
接 著 選 擇 在 不 同 作 業 系 統 與 不 同 版 本 的 軟 體 , 在 此 選 擇 「 12.1sp1_
modelsim_ase_windows」,如圖 1-15 所示。
圖 1-15 ModelSim-Altera Starter 軟體下載
將 ModelSim-Altera Starter 安裝檔「12.1sp1_243_modelsim_ase_windows.exe」存
至個人電腦資料夾,例如,存至「d:/tools/modelsim121sp1/12.1sp1_243_ modelsim_
ase_windows.exe」,如圖 1-16 所示。
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圖 1-16 儲存「12.1sp1_243_modelsim_ase_windows.exe」檔
1-2 軟體安裝
執行 Quartus II 軟體安裝檔「12.1sp1_243_quartus_free_windows.exe」,出現軟體
安裝視窗,如圖 1-17 所示。按「Install」開始安裝。
圖 1-17 安裝視窗
出現歡迎視窗,如圖 1-18 所示,按「Next」。
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圖 1-18 歡迎視窗
出現使用權授權畫面,將右邊捲軸拉至最底,勾選「I agree to the terms of the
license agreement」,如圖 1-19 所示,再按「Next」。
圖 1-19 授權同意書頁面
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接著需設定軟體安裝目錄,保持預設路徑,如圖 1-20 所示。
圖 1-20 設定軟體安裝路徑
接著選擇安裝的軟體與元件,如圖 1-21 所示。再按「Next」。
圖 1-21 選擇安裝的軟體與元件
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接著出現進入 Summary 頁面,如圖 1-22 所示。如果確定安裝設定無誤就按「Next」
開始安裝,如圖 1-23 所示。
圖 1-22 Summary 頁面
圖 1-23 開始安裝
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安裝完成後,出現「Quartus II TalkBack」視窗,勾選「Enable sending TalkBack data
to Altera」,再按「OK」鍵。
圖 1-24 Quartus II TalkBack 視窗
接著會詢問是否移除暫存之解壓縮檔,如圖 1-25 所示,按「Yes」。
圖 1-25 詢問是否移除暫存之解壓縮檔
Quartus II 安裝完成畫面如圖 1-26 所示,按「Finish」鍵。
圖 1-26 Quartus II 安裝完成畫面
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執 行 ModelSim-Altera Starter 軟 體 安 裝 檔 「 12.1sp1_243_modelsim_
ase_windows.exe」,出現軟體安裝視窗,如圖 1-27 所示。按「Install」開始安裝,也是
採用預設設定進行安裝即可。
圖 1-27 安裝 ModelSim-Altera Starter 軟體
ModelSim-Altera Starter 安裝完成畫面如圖 1-28 所示,按「Finish」鍵。
圖 1-28 ModelSim-Altera Starter 安裝完成
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1-3 FBBCar介紹
FBBCar 輪型機器人的造型如圖 1-29 所示,具有可程式控制的左輪與右輪,與一
個尾輪。
圖 1-29 FBBCar 輪型機器人外型
此 FBBCar 搭載著一片 PCB 板,上方有一個 FPGA 開發板 DE0-Nano 與一個小麵
包板,如圖 1-30 所示。
圖 1-30 FBBCar 之 PCB 板與 FPGA 開發板 DE0-Nano
此輪型機器人的大腦是使用一塊 FPGA 開發板 DE0-Nano,DE0-Nano 的產品網站
為:http://www.terasic.com.tw/cgi-bin/page/archive.pl?Language=Taiwan&CategoryNo
=145&No=603。DE0-Nano 是一個 FPGA 開發平台,適用於自動控制裝置和便於攜帶
的產品原型電路設計,此平台採用具有 22,320 個邏輯單元(Les)的 Cyclone IV 晶片。
DE0-Nano 的介面包括兩個可以擴充的外接 GPIO、同步動態隨機存取記憶體(SDRAM)
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和可擦除記憶體(EEPROM),可用於較大容量的數據儲存與緩衝,同時也配置一般用
戶經常使用的 LED指示燈和按鍵等周邊設備。
DE0-Nano 具有小尺寸與重量輕的優點,並且不需攜帶太多的硬體設備就能夠重
新配置,這些特點明顯地區分了 DE0-Nano 與其他一般用途的開發板。另外,對於大
部分可攜式設計來說,電源攜帶的方便性也是重要功能之一,這款 DE0-Nano 就提供
了 USB mini-AB 接口(5V)、兩針的外接電源接頭(3.6-5.7V),和兩個 5V 直流電源接頭
接口,共三種供電模式。DE0-Nano 外觀正面說明如圖 1-31 所示。
圖 1-31 DE0-Nano 正面外觀說明
DE0-Nano 背面的 GPIO_2 公接頭(26 腳)與 PCB 板上的 26 腳之母接頭相接,
如圖 1-32 所示。
圖 1-32 GPIO_2 接頭
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小麵包板的周邊接口與 DE0-Nano 板之 GPIO_2 之接腳如圖 1-33 所示。
圖 1-33 小麵包板的周邊接口與 DE0-Nano 板之 GPIO_2 之接腳圖
感測器等電路可以插在小麵包板並利用周邊的接腳連接至 DE0-Nano 之 GPIO_2
與 FPGA 相接。感測器連接在小麵包板上之範例如圖 1-34 所示。
圖 1-34 感測器電路連接在小麵包板上之範例
1-4 隨書光碟內容
本書光碟內容整理如表 1-1 所示。
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表 1-1 隨書光碟內容
目 錄 內 容 說明
urre 藍芽接收控制程式 8-1
DE0-Nano Verilog logic 邏輯運算電路 2-1
mux 多工器 2-2
adder 加法器 2-3
flip_flop 暫存器 2-4
counter 計數器 2-5
state_machine 狀態機 2-6
VHDL logic 邏輯運算電路 2-1
mux 多工器 2-2
adder 加法器 2-3
flip_flop 暫存器 2-4
counter 計數器 2-5
state_machine 狀態機 2-6
DE0-Nano divider_v 除頻器之 Verilog HDL 設計 3-2-1
divider_vhd 除頻器之 VHDL 設計 3-2-2
pwm_v PWM訊號產生器之 Verilog HDL設計 3-3-1
pwm_vhd PWM 訊號產生器之 VHDL 設計
motor_control_v DE0-nano 控制連續旋轉馬達電路之
Verilog HDL 設計
3-4-1
motor_control_vhd DE0-nano 控制連續旋轉馬達電路
VHDL 設計
motor_switch_v 指 撥 開 關 控 制 馬 達 轉 動 電 路 之
Verilog HDL 設計
3-5-1
motor_switch_vhd 指撥開關控制馬達轉動電路之 VHDL
設計
forward FBBCar 前進控制電路設計 4-1-1
motor_360_v FBBCar 左轉一圈控制電路之 Verilog
HDL 設計
4-2-1
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表 1-1 隨書光碟內容(續)
目 錄 內 容 說明
motor_360_vhd FBBCar 左轉一圈控制電路之 VHDL
設計
motor_switch_two_v FBBCar 指撥開關控制兩個馬達轉動
之 Verilog HDL 設計
4-3-1
motor_switch_two_vhd FBBCar 指撥開關控制兩個馬達轉動
之 VHDL 設計
motor_action_v FBBCar 連續變換動作電路設計之
Verilog HDL 設計
4-4-1
motor_action_vhd FBBCar 連續變換動作電路設計之
VHDL 設計
motor_whisker_v FBBCar 觸鬚導航之 Verilog HDL 設
計
5-1-1
motor_whisker_vhd FBBCar 觸鬚導航之 VHDL 設計
DE0-Nano motor_whisker_speaker 壓電揚聲器控制電路設計 5-2-1
FBBcar_whisker_speaker FBBCar 觸鬚導航結合壓電揚聲器電
路設計
5-2-2
DE0_NANO_ADC 光敏電阻與 FBBCar 上 DE0-Nano 組
合
6-1
DE0_NANO_ADC 顯示一個光敏電阻感測值於 FBBCar
上之 LED 燈
6-2
DE0_NANO_ADC_2CH/D
E0_NANO_ADC/
顯示 2 個光敏電阻感測值於 FBBCar
之 LED 燈
6-3
DE0_Nano_ControlPanel 兩個光敏電阻與 FBBCar 組合 6-4-1
DE0_NANO_ADC_motor/
DE0_NANO_ADC/
沿黑色行走之 FBBCar 6-4-2
DE0_NANO_ADC_motor
_speaker/DE0_NANO_A
DC/
沿黑色行走之 FBBCar 結合壓電揚聲
器電路設計
6-4-3
LEDPLL 使用 PLL 產生 38KHz 的訊號 7-1-1
IR_LED_controller_v 紅外線 LED 驅動電路訊號控制器與
Signal Tap II 觀察訊號
7-1-2
IR_sensor_v 使用一組 IR 感測器訊號處理設計 7-2