數位邏輯設計

使用Verilog、SystemVerilog與VHDL學習數位邏輯設計，並通過Altera Cyclone V SoC Kit、Altera Cyclone III DE0與Xilinx實作與學習，將參考以下書籍：

• 《數位邏輯實習 FPGA篇》，Digital Logic Practice
• 《Verilog硬體描述語言實務 第二版》，VerilogHDL Practice TWOTH EDITION
• 《VHDL數位邏輯設計入門實務》，VHDL Digital Logic Design Practice
• 《數位邏輯設計 第六版》，Digital Design With an Introduction to the Verilog HDL, VHDL, and SystemVerilog SIXTH EDITION

依序將不同的書籍內的範例製作出來，並將問題與過程紀錄。

目錄

• 數位邏輯設計
• 目錄
• 開發環境
• 環境變數設定
• Altera Cyclone V SoC Kit
• Quartus II 32-bit 13.1 Web Edition
  • 使用Ubuntu 16.04 LTS系統缺少libXft函式庫
  • 授權問題
• Quartus II 64-bit 15.0 Web Edition
  • 晶片版本與軟體版本轉換錯誤
  • 使用Ubuntu 18.04 LTS系統缺少libpng12函式庫
  • 使用Ubuntu 18.04 LTS系統缺少libXft函式庫
• Xilinx Vivado 2020.1
  • Java圖形界面問題
• 參考資料

開發環境

板子與晶片:

• Altera Cyclone V SoC Kit:5CSXFC6D6F31C8NES
• Altera Cyclone III DE0:EP3C16F484C6N
• Xilinx EGO1 XC7A35TCSG324-1

軟體:

• Quartus II 64-bit 15.0 Web Edition
• Quartus II 32-bit 13.1 Web Edition
• Xilinx Vivado 2020.1

作業系統:

• Windows10
• Ubuntu 16.04 LTS
• Ubuntu 18.04 LTS

環境變數設定

設定暫時的環境變數，在終端機界面關閉後就會消失，因此可以暫時設定環境變數。ALTERAPATH是Quartus II Web Edition安裝的位置，請填入絕對路徑。

export ALTERAPATH="/home/timmy/altera/15.0"
export ALTERAOCLSDKROOT="${ALTERAPATH}/hld"
export QUARTUS_ROOTDIR=${ALTERAPATH}/quartus
export QUARTUS_ROOTDIR_OVERRIDE="$QUARTUS_ROOTDIR"
export QSYS_ROOTDIR="${ALTERAPATH}/quartus/sopc_builder/bin"
export PATH=$PATH:${ALTERAPATH}/quartus/bin
export PATH=$PATH:${ALTERAPATH}/nios2eds/bin

之後直接輸入quartus就可以直接執行。

Altera Cyclone V SoC Kit

SW 預設以高電位

Quartus II 32-bit 13.1 Web Edition

使用Ubuntu 16.04 LTS系統缺少libXft函式庫

Quartus II 13版本前Altera官方都沒有出64Bit的IDE工具，而Ubuntu 16後所有的系統都不會內建32bit的C語言相關的函式庫，所以Ubuntu 16.04 LTS的使用者在使用ModelSim-Altera函式庫會需要去安裝libxft2的函式庫，下載連結:

• libxft2

通常在使用Simulation Waveform Editor的Run Functional Simulation時調用ModelSim-Altera運行時會先出現以下錯誤:

**** Running the ModelSim simulation ****

altera/13.1/modelsim_ase/linuxaloem/vsim -c -do BCD_seven_seg_A.do

altera/13.1/modelsim_ase/linuxaloem/vish: error while loading shared libraries: libXft.so.2: cannot open shared object file: No such file or directory

授權問題

如果出現以下問題，代表他找不到授權的檔案，但Quartus II 32-bit 13.1 Web Edition在有限度的情況下是可以免費的使用，因此出現此錯誤是有問題的。

Unable to find the license file.  It appears that your license file environment variable (e.g., LM_LICENSE_FILE) is not set correctly.Unable to checkout a license.  Vsim is closing.** Fatal: Invalid license environment. Application closing.
Error.

修正方式是到軟體設定模擬運算的地方，將程式路徑指定到/home/timmy/altera/15.0/modelsim_ase/linuxaloem後重新模擬後即可運作。

Quartus II 64-bit 15.0 Web Edition

晶片版本與軟體版本轉換錯誤

如果使用Altera Cyclone III晶片與Quartus II 32-bit 13.1 Web Edition所輸出的專案，在Quartus II 64-bit 15.0 Web Edition會因為此軟體版本不支援Altera Cyclone III，因此會出現以下錯:

Error (114006): Database file /home/timmy/Git/Learn-VHDL/CH6/CH6-2/db/BCD_seven_seg_A.sld_design_entry_dsc.sci, created by Quartus II Version 13.1.0 Build 162 10/23/2013 SJ Web Edition software, not compatible with current Quartus II Version 15.0.0 Build 145 04/22/2015 SJ Web Edition software

如果出現上述問題，請將專案使用Quartus II 32-bit 13.1 Web Edition開啟後接受轉成Altera Cyclone V的晶片後儲存專案，再使用Quartus II 64-bit 15.0 Web Edition即可開起來。

使用Ubuntu 18.04 LTS系統缺少libpng12函式庫

如果在Ubuntu 18.04 LTS安裝Quartus II 64-bit 15.0 Web Edition，安裝完成後會出現以下問題：

quartus: error while loading shared libraries: libpng12.so.0: cannot open shared object file: No such file or directory

因為Ubuntu 18.04 LTS之後的系統取消了libpng12函式庫，因此要自己從網路上下載安裝，有分成64位元版本與32位元版本。

64位元版本

32位元版本

點擊連結進入網頁後，向下滑動到Built files部分，找到libpng12-0的deb安裝檔，例如64位元的libpng12-0_1.2.54-1ubuntu1.1_amd64.deb連結，點擊下載。

下載後使用sudo dpkg -i libpng12-0_1.2.54-1ubuntu1.1_amd64.deb安裝libpng12-0，成功之後應該能夠在Ubuntu 18.04 LTS執行Quartus II 64-bit 15.0 Web Edition。

使用Ubuntu 18.04 LTS系統缺少libXft函式庫

如果在Ubuntu 18.04 LTS安裝Quartus II 64-bit 15.0 Web Edition，安裝完成使用ModelSim或ModelSim-Altera後會出現以下問題：

Determining the location of the ModelSim executable...

...

**** Running the ModelSim simulation ****

/home/timmy/altera/15.0/modelsim_ae/linuxaloem/vsim -c -do BCD_seven_seg_seven_four_two_four_eight.do

/home/timmy/altera/15.0/modelsim_ae/linuxaloem/vish: error while loading shared libraries: libXft.so.2: cannot open shared object file: No such file or directory
Error.

透過以下方式安裝缺少的函式庫就可以解決。

sudo apt-get install libxft2 libxft2:i386 lib32ncurses5

Xilinx Vivado 2020.1

Java圖形界面問題

參考資料

• Fix libpng12-0 Missing In Ubuntu 18.04, 19.10 Or 20.04
• Quartus installation on Linux
• ModelSim-Altera error
• 數位邏輯實習 FPGA篇
• VHDL數位邏輯設計入門實務
• 《數位邏輯設計 第六版》，Digital Design With an Introduction to the Verilog HDL, VHDL, and SystemVerilog SIXTH EDITION
• Verilog數位邏輯設計入門實務
• Xilinx Vivado
• 在 Gentoo Linux 安裝 Vivado 2020.1
• Installation of Vivado 2020.1 under Centos 7.8 fails