第3章 Quartus II软件安装与Verilog HDL简介
3.1 Quartus II软件安装
3.1.1 写在前面的话
大千世界，瞬息万变，唯一不变的是变化。但一本持久服务于FPGA业界的书，真的很难一直采用最新版本Quartus II来作为开发的基础。Altera公司以每年1个版本及多个补丁的节奏更新着Quartus II，一方面不断提升性能与优化界面，提供更好的操作体验；另一方面也随着新器件、工具的发布，更新版本的功能。
要追逐Quartus II的版本，是一个很惊喜又苦恼的事情，好在该软件近几年版本兼容性比较好。笔者于2009年开始学习FPGA时，最先接触的是Quartus II 5.1版本，随后专注FPGA开发，先后体验过Quartus II 6.0～18.0版本。以下介绍Quartus II版本进化带来的问题。
（1）Quartus II 9.1版本之前的软件自带仿真组件，而之后的软件不再包含此组件，因此必须通过第三方安装Modelsim。
（2）Quartus II 9.1版本之前的软件自带元件库，不需要额外下载安装，而Quartus II 10.0及之后版本需要额外元件库，即Device组件，优点是可以有针对性地选择安装。
（3）如果设计涉及Nios II，则Quartus II 11.0版本之前的软件需要额外下载安装Nios II，而Quartus II 11.0及之后版本自带Nios II组件，即安装Quartus II的同时默认安装Nios II。
（4）Quartus II 9.1版本之前的软件自带SOPC组件，而Quartus10.0版本自带SOPC及Qsys两个组件，但从Quartus II 10.1版本开始，Quartus II只包含Qsys组件，不再有SOPC。
（5）Quartus II 9.1及之前的版本软件包括自动时序分析，即Settings中包含Classic-TimingAnalyzer，但从Quartus II 10.1版本开始只有TimingAnalyzer，即只能手动添加时序约束，也就是SDC文件。
（6）更奇怪的是Quartus II编辑对中文的支持。
① Quartus II 8.0以前的版本，既可以输入中文，也可以显示中文。
② Quartus II 8.0~9.1的版本可以显示中文，但不能输入中文。
③ Quartus II 9.1~ II 11的版本不能输入中文，同时也不可以显示中文。
④ 从Quartus II 11.0开始既能显示中文字符，同时也能输入中文。
⑤ 从Quartus II 13.0版本开始，软件没在有较大的改变，兼容性都较好。
⑥ 从Quartus II 16.0版本开始，由于Altera公司被Intel公司收购，所以更名为Quartus Prime；截至目前，最新的版本为Quartus II 18.0（出于版本的一致性及业界称呼的习惯，本书继续沿用“Quartus II”，而非“Quartus Prime”）。
笔者刚开始写这本书时用的还是Quartus II 12.0版本，然而快写完时已经是Quartus II 13.0版本，因此建议用户尽快更新；在2015年修订第二版时，最新版本为Quartus II 15.1版本，但由于和Quartus II 13.0版本没有太大差距，因此在Quartus II 13.0支持X86和X64的基础上，勉强延续了Quartus II 13.0；然而当下，正当笔者修订第三版时，最新的版本已经是Quartus II 18.0。每一次更新也给开发人员带来了一定问题，因为这不仅涉及Quartus II开发工程的更新，更是关系软件界面方面修正的巨大工作量。“我们总是一边在努力，一边在放弃”，为了更好地适应新时代，本书最终选择了当下最新的Quartus II 18.0。
3.1.2 Quartus II 18.0软件下载
目前，Quartus II最新版本为18.0，包括三个软件版本，分别为专业版（Pro Edition）、标准版（Standard Edition）和精简版（Lite Edition）。这三个版本的比较如表3.1所示。
表3.1 Quartus II 18.0专业版、标准版和精简版的比较
本书使用的软件版本为Quartus II 18.0套件的精简版，无须License即支持Cyclone V系列器件，其对应地址为：http://download.altera.com/akdlm/software/acdsinst/18.0std/614/ib_tar/Quartus-lite-18.0.0.614-windows.tar
3.1.3 Quartus II 18.0软件安装
Quartus II 18.0软件下载完成后，对安装包进行解压缩，解压后的安装包内容如图3.1所示（以前的版本可以是*.iso格式，可虚拟光驱打开直接安装；而Quartus II 16.0版本开始却只能解压后安装）。
图3.1 Quartus II 18.0安装包内容
Quartus II 18.0软件安装步骤如下。
（1）双击如图3.1所示中的setup图标，启动Quartus II安装界面，单击【Next】按钮，选择接受协议，继续单击【Next】按钮，如图3.2所示。
图3.2 安装步骤1
（2）选择软件安装目录。完全安装Quartus II 18.0大约需要13GB的硬盘可用空间，笔者一般直接将软件安装在D盘（担心C盘容量不够），当然，用户可根据自己的计算机情况修改安装路径，如图3.3所示。但要注意，安装路径不要出现中文或空格，否则会出错。设置好安装路径后，单击【Next】按钮。
图3.3 安装步骤2
（3）选择安装组件，单击【Next】按钮，如图3.4所示（用户根据需要选择性状Device器件库）。
图3.4 安装步骤3
（4）继续单击【Next】按钮，开始Quartus II 18.0的安装。等待Quartus II 18.0安装完毕，如图3.5所示。
图3.5 安装步骤4
（5）单击【Finish】按钮，如图3.6所示。此时，我们已经完成了软件的安装。
图3.6 安装步骤5
（6）可在“开始”→“程序”或桌面查看Quartus II 18.0软件安装是否正确，如图3.7所示。
图3.7 安装步骤6
（7）第一次打开Quartus II 18.0时，系统弹出供用户选择的界面，提供用户三个选项，如图3.8所示。由于我们安装的是Lite版本（免费版本），因此选择第二项后直接运行软件即可，如果需要更多功能则可选择购买License或Add已有的License。
图3.8 用户选择界面
3.1.4 USB Blaster下载器驱动程序的安装
在3.1.3节中，已经完成了Quartus II 18.0套件的安装。对于FPGA的开发而言，除需要安装Quartus II软件外，还需要安装USB Blaster下载器的驱动程序。
USB Blaster下载器为Altera产品的FPGA/CPLD程序下载器，通过计算机的USB接口可对Altera的FPGA/CPLD及配置芯片进行编程、调试等操作。USB Blaster下载器的驱动来自Quartus II软件，Altera产品在每一个新版本的软件中均提供驱动的安装包。USB Blaster下载器通过PC USB接口的连接，实现对Altera产品器件进行配置或编程，以及其他一些功能。
USB Blaster下载器有多种实现方式，包括采用CPLD、STM32、CY7C68013等多种方案。这里以Terasic提供的官方USB Blaster下载器为例，如图3.9所示。该下载器支持电压为2.5～3.3V，具有防干扰性强、下载速度快的优势，与Altera USB Blaster相容（Terasic为Altera产品全球官方代理商）。
图3.9 Terasic推出的官方USB Blaster下载器
USB Blaster下载器在功能上支持以下基本功能。
1．支持Altera公司全系列器件，包括CPLD与FPGA
（1）CPLD:MAX3000、MAX7000、MAX9000和MAXII。
（2）FPGA:Stratix II、Stratix III、Cyclone、Cyclone II、Cyclone III、Cyclone IV、ACEX1K、APEX20K和FLEX10K。
2．支持SignalTap II嵌入式逻辑分析仪功能
在用户的开发过程中，只有安装了USB Blaster的驱动，才能实现FPGA的配置或编程，才能支持SignalTap II逻辑分析功能及Nios II的在线Debug功能等。在Windows XP与Windows 7操作系统中，USB Blaster下载器的驱动程序安装流程基本一致，因此此处以Windows 7操作系统为例。
（1）将USB Blaster下载器与FPGA板卡进行连接，以Terasic的USB Blaster手册中提供的USB Blaster下载连接示意图为例，如图3.10所示。
图3.10 USB Blaster下载器连接示意图
（2）首次连接PC时，在PC端会出现“正在安装设备驱动程序软件”的USB Blaster“驱动程序软件安装”对话框，如图3.11所示。当然，此时搜索不到驱动程序软件，毕竟USB Blaster下载器的驱动不是Windows提供的。用户可以等待一段时间，直到搜索失败，或者强制选择“跳过从Windows Update获得驱动程序软件”，再转入手动设置。
图3.11 USB Blaster“驱动程序软件安装”对话框
（3）单击“我的电脑”→“管理”→“设备管理器”，可在其他设备中看到标有黄色感叹号的未安装驱动的USB Blaster设备，如图3.12所示。
图3.12 未安装驱动的USB Blaster设备
（4）选择USB Blaster设备，单击鼠标右键，选择“更新驱动程序软件”→“浏览计算机以查找驱动程序软件”→“手动查找并安装驱动程序软件”，如图3.13所示。
图3.13 选择“手动查找并安装驱动程序软件”
（5）浏览Quartus II软件安装目录，选择“D:\intelFPGA_lite\18.0\quartus\drivers\usb-blaster”目录（用户可根据自己的情况选择安装目录，此处未必相同），如图3.14及图3.15所示。
图3.14 USB Blaster驱动程序目录指定1
图3.15 USB Blaster驱动程序目录指定2
（6）单击“下一步”按钮，等待USB Blaster驱动程序安装完毕，如图3.16所示。
图3.16 USB Blaster驱动程序安装完毕
（7）返回设备管理器中，用户可在通用串行总线控制器中查找到Altera USB-Blaster设备。Altera USB Blaster驱动程序识别界面如图3.17所示。
图3.17 Altera USB Blaster驱动程序识别界面
至此便完成了USB Blaster下载器驱动的安装程序，此时可以通过计算机完成FPGA的配置、调试等功能。但是，USB Blaster下载器的使用有一定的顺序，否则很有可能会烧坏FPGA。笔者一般按照以下顺序来使用。
（1）关闭板卡电源，通过USB Blaster下载器连接PC与硬件平台。
（2）开启板卡电源，通过Quartus II软件完成下载与调试。
注意，不要在上电期间插拔USB Blaster，否则很可能由于静电或其他原因烧坏板卡。严格遵循上述USB Blaster的使用顺序，养成良好的开发习惯非常重要。