FPGA最小系統(tǒng)之：實例2 在Xilinx的FPGA開發(fā)板上運行第一個FPGA程序

2.6.1 實例的內(nèi)容及目標

1．實例的主要內(nèi)容

本節(jié)旨在通過給定的工程實例——“按鍵開關控制LED”來熟悉Xilinx ISE軟件的基本操作、設計、編譯及仿真流程。同時使用基于Xilinx FPGA的開發(fā)板將該實例進行下載、驗證及調(diào)試，完成工程設計的硬件實現(xiàn)，熟悉Xilinx FPGA開發(fā)板的使用及配置方式。

在本訓練中設計軟件采用ISE 7.1i，實現(xiàn)功能是利用4個按鍵開關來控制8個LED燈。具體的顯示方案是由4個按鍵開關控制8個LED燈，根據(jù)按鍵開關按下的不同，會有不同的燈點亮。

在本訓練中，將主要講解下面一些知識點。

• 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。
• Xilinx ISE時序仿真。
• Xilinx ISE硬件下載。

通過這些知識點，按照下面提供的訓練流程，讀者可以迅速地掌握使用Xilinx ISE軟件進行FPGA開發(fā)的方法。

2．實例目標

通過詳細的流程講解，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軟件開發(fā)FPGA的基本流程。
• 可獨立使用Xilinx ISE軟件開發(fā)新工程。

2.6.2 平臺簡介

本實例基于紅色颶風II代Xilinx板，此開發(fā)板集成了Xilinx的Spartan3 40萬門FPGA及相關的豐富外設資源。

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

本實例將通過一個簡單的實例在這個開發(fā)板上對Xilinx的FPGA設計流程做一個全面的介紹，依照此例程的流程便可在該開發(fā)板上運行一個FPGA程序。

如圖2.65所示為此開發(fā)板的一個外觀圖。

圖2.65 紅色颶風II代Xilinx板外觀圖

2.6.3 實例詳解

本節(jié)同樣將使用圖解的方式將整個流程一步一步展現(xiàn)給讀者，使讀者能夠輕松掌握ISE的開發(fā)流程。

1．工程創(chuàng)建及屬性設置

（1）啟動Project Navigator。

安裝好ISE7.1套件后，可以按照以下的方法打開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“開始”→“所有程序”→“Xilinx ISE 7.1i”→“Project Navigator”，打開Project Navigator，如圖2.66右圖所示。

打開后的Project Navigator界面如圖2.67所示。可以看到，Project Navigator的界面是一個標準的Windows軟件視窗。分別包括標題欄、菜單欄、工具欄、工程瀏覽器、進度瀏覽器、主工作區(qū)、信息欄、狀態(tài)欄。

圖2.66 ISE的啟動

圖2.67 Project Navigator主界面

（2）創(chuàng)建一個新的工程。

單擊“File”→“New Project…”，彈出如圖2.68所示對話框。

圖2.68 新建工程對話框

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

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

（3）設置工程屬性。

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

圖2.69 工程屬性對話框

在這個對話框可設置的屬性定義，如表2.4所示。

表2.4 屬性定義

本實例選用的都是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 工程屬性對話框選擇第三方綜合工具

圖2.71 工程屬性對話框選擇第三方仿真工具