1.6 命令行与Tcl脚本

1.6.1 命令行

采用命令行方式来控制设计的编译流程，设置设计的各种约束，可以加快开发进程。因为命令行方式占用的内存较少，可以执行自动化流程。

Quartus软件中可以独立以命令行方式执行的模块程序有以下几个。

（1）quartus_map：分析综合工具。

（2）quartus_fit：布局布线工具。

（3）quartus_tan：时序分析工具。

（4）quartus_sim：仿真工具。

（5）quartus_asm：配置映射工具。

（6）quartus_pgm：程序下载工具。

（7）quartus_sh：Tcl解释器。

用户可以在操作系统的命令窗口中直接输入命令，也可以把需要执行的命令写到一个脚本文件中，通过执行脚本文件来执行所有的命令。

命令行示例如图1-59和图1-60所示。

1.6.2 Tcl基础知识

Tcl是EDA工具行业标准脚本语言，它允许用户自定义命令，并且可以在大多数平台间转换。

Quartus软件自带Tcl命令包和解释器，命令包有以下几个。

（1）::quartus::project：建立和设置工程。

（2）::quartus::device：器件设置。

（3）::quartus::advanced_device：高级器件设置。

（4）::quartus::flow：简单设计流程。

（5）::quartus::timing：时序分析。

（6）::quartus::advanced_timing：高级时序分析。

（7）::quartus::simulation：仿真。

（8）::quartus::report：数据报告。

（9）::quartus::timing_report：时序报告。

（10）::quartus::backannotate：反标注。

（11）::quartus::logiclock：逻辑锁定。

执行Tcl命令有以下两种方式。

（1）直接执行Tcl脚本（批处理方式）。

可以直接在Tcl Shell中执行source命令：

也可以在命令窗口中执行以下命令：

（2）在Quartus软件的Tcl解释器中执行命令。

如图1-61所示，先进入Tcl解释器，再输入Tcl命令。

Tcl解释器中还提供了帮助信息，如图1-62所示。

Tcl是工具命令语言，由加州大学伯克利分校的约翰·奥斯特豪特开发。他最初的目的是控制IC设计过程中使用的不同软件，以便轻松地完成设计。Tcl在EDA工具行业得到了广泛应用，包括Synopsys、Mentor Graphics、英特尔等在内的主要供应商的产品都支持Tcl。

Tcl是一种基于字符串的语言。Tcl中的基本结构和规则很少，基本语法结构是命令后面跟随相关参数，用空格分隔命令和参数，用换行符或分号结束命令。

Tcl解释器是执行Tcl脚本的程序，可以通过tclsh命令启动Tcl解释器。

图1-63中显示了一个“Hello World”示例。在该示例中，利用puts命令来打印字符串“Hello World”。

1.6.3 创建和执行Tcl脚本

Tcl脚本是包含一系列Tcl命令的文件，文件扩展名为.tcl。

下面创建Tcl脚本以打印字符串“Hello World”。

（1）创建myscript.tcl文件，如图1-64所示。

（2）执行Tcl脚本，如图1-65所示。

1.6.4 Tcl脚本实验

1.实验目的

学习Tcl脚本在FPGA开发中的应用。

2.实验环境

（1）硬件：PC、FPGA实验开发平台。

（2）软件：Quartus Prime 17.1。

3.实验内容

首先在Quartus软件中使用Tcl建立工程，添加设计源文件和时序约束文件，然后进行编译，最后烧写到目标器件上进行验证。

4.实验设计

新建设计源文件test.v和时序约束文件test.sdc，代码如下。

将Tcl命令统一放入文件test.tcl中。

首先加入Quartus软件支持的Tcl命令包，本实验中需要用到::quartus::project（提供建立工程、管理工程、引脚分配及时序约束等功能）和::quartus::flow（提供工程编译功能）两个Tcl命令包。

然后建立设计工程，本实验中设计工程名为test。

接下来设置工程属性，如使用的器件型号、Quartus软件版本、编译和仿真工具等；添加设计源文件test.v和时序约束文件test.sdc，对设计中使用的I/O进行引脚分配。

最后通过“execute_flow-compile”命令对工程进行编译。

Quartus软件支持的详细Tcl命令可参考Quartus Handbook文档中的相关内容。

5.实验步骤

（1）将实验所需文件放入本地文件夹包括设计源文件test.v、时序约束文件test.sdc和Tcl脚本文件test.tcl，如图1-66所示。

（2）打开Quartus软件，调出Tcl控制台，如图1-67所示。

（3）如图1-68所示，在Tcl控制台中输入命令，执行Tcl脚本文件test.tcl。

（4）在Tcl控制台中输入“execute_flow-compile”命令对工程进行编译。编译时间随计算机配置不同而不同。编译成功后即可查看综合、布局布线及时序报告，以检查设计的正确性。

（5）根据实验实际使用的硬件连接情况，在Tcl脚本文件test.tcl中修改工程I/O引脚分配后再次运行。

（6）用下载线将实验使用的开发板和计算机相连并正常供电。如图1-69所示，在Quartus软件中单击“Program Device（Open Programmer）”，打开硬件编程界面。

（7）在“Currently selected hardware”下拉列表框中找到实验所用的下载线，如图1-70所示。

（8）在图1-71所示的界面中，“Mode”选择“JTAG”，单击“Auto Detect”按钮，然后选择需要下载的文件。

（9）如图1-72所示，单击“Start”按钮，开始下载文件。下载过程中遇到错误时，Quartus软件会显示具体的错误。若下载成功，“Progress”栏会显示“100%（Successful）”。

6.实验现象

用示波器测试test_ot引脚，可以观察到周期性的正脉冲信号，如图1-73所示。