FPGA最小系統之：實(shí)例2 在Xilinx的FPGA開(kāi)發(fā)板上運行第一個(gè)FPGA程序

2.6.1 實(shí)例的內容及目標

1．實(shí)例的主要內容

本節旨在通過(guò)給定的工程實(shí)例——“按鍵開(kāi)關(guān)控制LED”來(lái)熟悉Xilinx ISE軟件的基本操作、設計、編譯及仿真流程。同時(shí)使用基于Xilinx FPGA的開(kāi)發(fā)板將該實(shí)例進(jìn)行下載、驗證及調試，完成工程設計的硬件實(shí)現，熟悉Xilinx FPGA開(kāi)發(fā)板的使用及配置方式。

在本訓練中設計軟件采用ISE 7.1i，實(shí)現功能是利用4個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)來(lái)控制8個(gè)LED燈。具體的顯示方案是由4個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)控制8個(gè)LED燈，根據按鍵開(kāi)關(guān)按下的不同，會(huì )有不同的燈點(diǎn)亮。

在本訓練中，將主要講解下面一些知識點(diǎn)。

• Xilinx ISE工程創(chuàng )建及屬性設置。
• Xilinx ISE源文件設計輸入方式。
• Xilinx ISE綜合。
• Xilinx ISE行為仿真。
• Xilinx ISE約束設計。
• Xilinx ISE布局布線(xiàn)。
• Xilinx ISE時(shí)序仿真。
• Xilinx ISE硬件下載。

通過(guò)這些知識點(diǎn)，按照下面提供的訓練流程，讀者可以迅速地掌握使用Xilinx ISE軟件進(jìn)行FPGA開(kāi)發(fā)的方法。

2．實(shí)例目標

通過(guò)詳細的流程講解，讀者應達到下面的目標。

• 熟悉Xilinx ISE軟件的操作環(huán)境。
• 熟悉Xilinx ISE軟件開(kāi)發(fā)FPGA的基本流程。
• 可獨立使用Xilinx ISE軟件開(kāi)發(fā)新工程。

2.6.2 平臺簡(jiǎn)介

本實(shí)例基于紅色颶風(fēng)II代Xilinx板，此開(kāi)發(fā)板集成了Xilinx的Spartan3 40萬(wàn)門(mén)FPGA及相關(guān)的豐富外設資源。

此開(kāi)發(fā)板更加詳細的信息、擴展附件及使用方法，可以到紅色颶風(fēng)的官方網(wǎng)站：http://www.fpgadev.com獲取更多的信息。

本實(shí)例將通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例在這個(gè)開(kāi)發(fā)板上對Xilinx的FPGA設計流程做一個(gè)全面的介紹，依照此例程的流程便可在該開(kāi)發(fā)板上運行一個(gè)FPGA程序。

如圖2.65所示為此開(kāi)發(fā)板的一個(gè)外觀(guān)圖。

圖2.65 紅色颶風(fēng)II代Xilinx板外觀(guān)圖

2.6.3 實(shí)例詳解

本節同樣將使用圖解的方式將整個(gè)流程一步一步展現給讀者，使讀者能夠輕松掌握ISE的開(kāi)發(fā)流程。

1．工程創(chuàng )建及屬性設置

（1）啟動(dòng)Project Navigator。

安裝好ISE7.1套件后，可以按照以下的方法打開(kāi)Project Navigator。

① 在桌面上面雙擊Xilinx ISE 7.1i的快捷方式圖標，如圖2.66左圖所示。

② 選擇“開(kāi)始”→“所有程序”→“Xilinx ISE 7.1i”→“Project Navigator”，打開(kāi)Project Navigator，如圖2.66右圖所示。

打開(kāi)后的Project Navigator界面如圖2.67所示?？梢钥吹?，Project Navigator的界面是一個(gè)標準的Windows軟件視窗。分別包括標題欄、菜單欄、工具欄、工程瀏覽器、進(jìn)度瀏覽器、主工作區、信息欄、狀態(tài)欄。

圖2.66 ISE的啟動(dòng)

圖2.67 Project Navigator主界面

（2）創(chuàng )建一個(gè)新的工程。

單擊“File”→“New Project…”，彈出如圖2.68所示對話(huà)框。

圖2.68 新建工程對話(huà)框

在這里填寫(xiě)將要創(chuàng )建的工程的名稱(chēng)（Project Name）、路徑（Project Location）和工程的頂層模塊類(lèi)型（Top-Level Module Type）。

頂層模塊類(lèi)型我們主要使用前面兩種：HDL(Hardware Design Language)硬件設計語(yǔ)言模式和Schematic原理圖模式，這里選擇HDL。

（3）設置工程屬性。

填寫(xiě)好后，單擊“Next”按鈕，在如圖2.69所示的對話(huà)框中設置工程的屬性。

圖2.69 工程屬性對話(huà)框

在這個(gè)對話(huà)框可設置的屬性定義，如表2.4所示。

表2.4 屬性定義

本實(shí)例選用的都是ISE自己帶的綜合工具和仿真工具，這里也可以選擇第三方的應用軟件，如圖2.70和圖2.71所示。

圖2.70 工程屬性對話(huà)框選擇第三方綜合工具

圖2.71 工程屬性對話(huà)框選擇第三方仿真工具