O processo de criação de um projeto para o kit DE1-SoC é complexo e possui um série razoavelmente extensa de passos, assim, realize-os com atenção.

Para ilustrar o processo, o objetivo é criar um projeto que sintetize uma operação lógica básica, porta E, recebendo sinais de duas entradas físicas da placa SW9 e SW8 e o resultado seja apresentado na saída ligada ao LEDR9, de modo que se possa fazer a gravação e o teste empirico da síntese do circuito.

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1) Criando um novo projeto, utilizando o assistente do software Quartus

File > New Project Wizard

Após ler as instruções da tela New Project Wizard, clique em Next, conforme indicado na Figura 1.

Figura 1: Novo Projeto
Fonte: Autor

2) Identificação do projeto

2.1) Defina um local e um nome para o projeto, depois clique em Next;

2.2) Em seguida, é possivel escolher se será utilizado um modelo (template) existente ou não. Geralmente usaremos Empty project. Clique em Next.

2.3) Na tela Add Files apenas clique em Next sem incluir qualquer arquivo no momento.

Figura 2: Identificação do projeto
Fonte: Autor

3) Seleção de placa

3.1) Na tela Family, Device & Board Settings selecione a aba Board, Family : Cyclone V e Development kit : DE1 SoC Board, então clique em Next.

3.2) Em EDA Tool Settings, selecione para o campus Simulation: QuestaSim VHDL, em seguida Next.

3.3) Por fim aparece o Summary com o resumo dos parâmetros do projeto. Verifique as informações e clique em Finish.

3.4) Ao final, aparece uma mensagem solicitando confirmação de fonte segura. Se concorda, clique em Yes.

Figura 3: Seleção de placa e simulação
Fonte: Autor

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Após a criação do projeto, vamos criar o programa utilizando um diagrama de blocos.

4) Criação do arquivo de programa/diagrama

4.1) File > New...*

4.2) Na janela New, escolha a opção Block Diagram/Schematic File. Clique em Ok.

Figura 4: Novo arquivo - Diagrama de Blocos
Fonte: Autor

Foi criado um arquivo com o nome Block1.bdf.

5) Importação de atribuição de pinos

A importação dos pinos da placa de desenvolvimento é um procedimento que poupa um grande tempo em mapear em quais pinos do FPGA cada componente de entrada e saída está conectado.

É comum que sejam disponibilizadas essas atribuições, pelos fabricantes dos kits de desenvolvimento, e tais atribuições podem ser encontradas em Intel® Quartus® Prime Design Software Setting File with Pin Assignments. Para facilitar segue o arquivo de atribuição de pinos da placa DE1-SoC.qsf.

Após realizar o Download do arquivo DE1_SoC.qsf:

5.1) Assignments > Import Assignments

5.2) Na tela Import Assignments, clique em ... conforme indicado na Figura 5.

5.3) Em Select File, selecione o arquivo DE1_SoC.qsf no local em que fez o download, e confirme, Ok.

Figura 5: Importação de atribuição de pinos
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6) Montando circuito

Conforme a Figura 6 indica, clique em Symbol Tool.

Figura 6: Inserindo portas lógicas básicas
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Selecione em Libraries, o diretório primitives e logic ou digite no campo Name o nome da porta que se quer usar: and2, em seguida, clique em Ok.

Figura 7: Inserindo elementos primitivos
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A Figura 8 ilustar a ferramenta para inserir pinos de entrada (Input), saída (Output) e bidirecionais (Bidir).

Figura 8: Inserindo conectores
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Para alocar os pinos, ainda sem nomes ou conexões com os dispositivos físicos, clique em Pin Planner, conforme Figura 9.

No campo Named, digite LED* para que sejam listadas todos os pinos associados às saídas com este prefixo. Da mesma forma, busque por SW* para identificar as entradas com este prefixo.

Troque os nomes genéricos dos pinos pin_name1, por exemplo, pelo nome associado ao pino de entrada SW[8], bem como a outra entrada e a saída, conforme Figura 9.

Figura 9: Alocando os pinos
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Conforme Figura 10, clique no destaque Compile Design.

Ao final, não devem haver erros no circuito.

Figura 10: Compilando o circuito
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Em seguida, com a placa conectada ao computador via USB, clique em Program Device.

Selecione Hardware Setup, conforme Figura 11.

Figura 11: Abrindo o Program Device
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Em seguida, clique em Auto Detect, conforme indicado em Figura 12.

Selecione o dispositivo: 5CSEMA5.

Figura 12: Auto Detect
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Conforme Figura 13, clique em <none> do campo File, para abrir a janela de carregamento do arquivo compilado.

Abra o diretório output_files e selecione o seu projeto com extensão .sof. Clique em Open.

Figura 13: Output_files
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Na mesa linha ainda, marque a caixa de seleção do campo Program/Configure e clique em Start.

Figura 14: Gravar dispositivo
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Ao final da barra de progresso com 100%, o programa está gravado.

Figura 15: Operação de lógica E
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Realize o teste da lógica E utilizando as chaves SW9 e SW8 como entradas e a saída LEDR9.

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Referências

1. Notas de aula/Slides de SDP Prof. Ary (2024)
2. My First FPGA Tutorial