2.9 设计的适配

本节将介绍Quartus设计适配的原理，实现适配过程，并对适配结果进行分析。

2.9.1 适配器设置选项

打开“Settings-top”对话框，如图 2.88 所示。在该对话框左侧的“Category”窗口中，选中 Compiler Settings。在右侧窗口中，单击“Advanced Settings（Fitter）...”按钮，弹出“Advanced Fitter Settings”对话框。在该对话框中，给出了适配器的设置选项（部分），适配器设置选项（全部）的功能描述如表2.14所示。

2.9.2 适配的实现

本节将对设计执行适配，主要步骤包括：

（1）选择下面方式之一启动适配过程。

① 在Quartus Prime主界面主菜单下，选择Processing->Start->Start Fitter。

② 在“Compilation Dashboard”界面中，单击“Fitter”（适配）前面的按钮。

（2）Quartus开始执行对设计的适配过程，主要包括Plan（规划）、Place（布局）、Route （布线）和Fitter（Finalize）[适配（完成）]，如图2.89所示。

（3）当成功执行完适配过程后，在“Fitter”的最前面使用符号标记。

2.9.3 查看适配后的结果

本节将对适配后的结果进行分析，内容主要包括查看适配后的报告、查看适配后的网表和查看适配后的布局布线。

1.查看适配后的报告

本部分将查看适配后的报告，主要步骤包括：

（1）通过下面方式之一打开适配后的报告。

① 在Quartus Prime主界面主菜单下，选择Processing->Compilation Report。

② 在 Quartus Prime 主界面左下方的“Tasks”窗口中，在“Compilation Report”标题下，找到并单击“Compilation Report”选项。

③ 在“Compilation Dashboard”界面中，单击“Fitter”后面的（Fitter Summary）按钮。

（2）打开“Compilation Report-top”界面，如图2.90所示。

① Summary给出了设计中所占用片内各种资源的情况。

② Plan Stage（规划阶段）文件夹给出了规划阶段的报告信息，如图2.91所示。

③ Place Stage（布局阶段）文件夹给出了布局阶段的报告信息，如图 2.92 所示。典型地，Resource Usage Summary（资源利用率总结）文件给出了该设计所使用逻辑资源的详细信息。

④ Route Stage（布线阶段）文件夹给出了布线阶段的报告信息，如图 2.93 所示。典型地，Routing Usage Summary（布线利用率）文件给出了该设计所使用布线资源的详细情况。

⑤ Finalize Stage（完成阶段）文件夹给出了完成阶段的报告信息，如图2.94所示。

思考与练习2-9：请读者仔细分析适配后的报告细节。

2.查看适配后的网表

本部分将查看适配后的网表，主要步骤包括：

（1）使用下面的方式之一打开适配后的网表。

① 在 Quartus Prime 主界面左下方的“Tasks”窗口中，找到并单击“Analysis”标题下的“Technology Map View（Post-Fitting）”选项。

② 在“Compilation Dashboard”界面下，找到并单击“Fitter（Finalize）”右侧名字为“Technology Map View‘final’ snapshot”的按钮。

③ 在 Quartus Prime 主界面主菜单下，选择 Tools->Netlist Viewers->Technology Map Viewer（Post-Fitting）。

（2）打开适配后的网表结构，如图2.95所示。

① 在输入引脚a和b的后级自动插入了IO_IBUF（I/O输入）缓冲区。

② 在输入引脚clk后除插入IO_IBUF（I/O输入）缓冲区外，还插入了CLKCTRL块。③ 在输出z[0..5]的前级自动插入了IO_OBUF（I/O输出）缓冲区。

思考与练习2-10：请读者分析图2.95给出的网表结构。

3.查看适配后的布局布线

Chip Planner 通过提供芯片资源的可视化显示简化了布局规划的分析。通过 Chip Planner，设计者就可以查看编译后的布局、连接和布线路径。设计者也可以修改分配，如创建和删除资源分配。

通过打开Quartus Prime中的Chip Planner来查看适配后的布局布线，主要步骤包括：

（1）通过下面的方式之一打开Chip Planner工具。

① 在Quartus Prime主界面主菜单中，选择Tools->Chip Planner。

② 在 Quartus Prime 主界面左下方的“Tasks”窗口中，找到“Analysis”标题。在该标题下，选择并单击“Chip Planner”选项。

③ 在如图 2.95 所示的网表结构中，选中任意一个设计元素，单击鼠标右键，出现浮动菜单。在浮动菜单内，选择Locate Node->Locate in Chip Planner。

（2）打开Chip Planner工具，如图2.96所示。在该界面右侧的窗口中，提供了3个默认的标签。

①“Properties”标签页。

在Chip Planner主界面主菜单下，选择View->Properties，可以显示该标签页。该标签页显示了在 Chip Planner 中当前所选择对象（如原子、路径、逻辑锁定区域或布线元素）的详细属性。

②“Layers Settings”标签页。

在Chip Planner主界面主菜单下，选择View->Layers Settings，可以显示该标签页。通过该标签页，允许设计者查看与设计相关的指定架构的信息，如图2.97所示。

● 设计使用的布线资源：查看如何连接块，以及连接块的信号布线。

● LE 配置：查看设计中逻辑元素的配置。例如，可以查看使用了哪个 LE 输入、LE 是否使用寄存器和LUT，以及穿过LE的信号流。

● ALM 配置：在设计中查看 ALM 配置。例如，可以看到所使用的 ALM 输入；ALU 是否利用寄存器、上面的 LUT、下面的 LUT 或所有资源。此外，也可以看到通过ALM的信号流。

● I/O 配置：查看器件 I/O 资源的适用情况。例如，可以查看正在使用的I/O资源的组件、是否使能延迟链设置、所设置的I/O标准，以及穿过I/O的信号流。

● PLL 配置：查看设计中的 PLL 配置。例如，可以查看该设计中使用的控制信号和PLL的设置。

● 时序：查看 FPGA 元素输入和输出之间的延迟。例如，可以分析 DATAB 输入到COMBOUT输出的时序。

此外，在该标签页顶部的下拉框中提供了“Basic”、“Detailed”和“Floorplan Editing”选项。

③“Color Legend”标签页。

在Chip Planner主界面主菜单下，选择View->Color Legend，可以显示该标签页。

（3）在 Chip Planner 主界面主菜单下，选择 View->Bird’s Eye View，可以显示鸟瞰图界面，如图2.98所示。

鸟瞰图显示整个芯片资源使用情况的高级图片，并且提供了在Chip Planner中导航感兴趣区域的一种快速和高效的方法。

当设计者在芯片两端查看设计的某些部分时，可以在不丢失参考框架的情况下快速浏览资源元素。

通过按住鼠标左键，并用鼠标拖动鸟瞰图中的巨型方框，使得感兴趣的部分出现在Chip Planner中间的视图范围内，以便于设计者观察设计细节。如图 2.99 所示，通过鸟瞰图定位到该设计所使用的逻辑资源区域。

（4）选择图 2.95 中的设计元素，如名字为“a_1”的触发器，单击鼠标右键，出现浮动菜单。在浮动菜单内，选择Locate Node->Locate in Chip Planner。可以直接定位到图2.100中的逻辑单元。如图2.100所示，该界面的右侧给出了3个标签页。

①“Properties”标签页。在该标签页中，给出了 Full Name（全名）、Full Name with entity（带有实体的全名）、Coordinate（坐标）、Resource Type（资源类型）、Location（位置）和Location Assignment（位置分配）信息。

②“Fan-in”标签页。在该标签页中，给出了当前所选中设计元素的所有输入信号，如图2.101所示。

③“Fan-out”标签页。在该标签页中，给出了当前所选中设计元素的所有输出信号，如图2.102所示。

（5）在Chip Planner主界面左下方的“Tasks”窗口中，展开“Clock Reports”选项。在展开项中，找到并用鼠标左键双击Report Clock Details...，如图2.103所示。

（6）弹出“Report Clock Details”对话框，如图 2.104 所示。在该对话框中，选中“Report destination nodes”前面的复选框。

（7）单击“OK”按钮，退出“Report Clock Details”对话框。

（8）在“Report”窗口中，给出了要报告的时钟信息，如图 2.105 所示。在右侧窗口中，根据图例给出的不同颜色观察 Source Node、Clkctrl Node 和 Destination Node，如图2.106所示。

（9）在“Report”窗口中，选择任何一个选项，弹出浮动菜单，如图 2.107 所示。在该浮动菜单内，提供了Zoom To Report、Select Report、Properties...、Delete和Delete All子菜单。

（10）退出Chip Planner视图界面。

思考与练习2-11：在“Tasks”窗口中，操作Report Registered Connections...，观察其连接状态。

思考与练习2-12：观察整个设计的逻辑资源使用连线资源的情况。