FAE講堂：提升創造力的數字設計工具 FPGA Editor

　　工程師在設計過程中，經常需要一定的創造力(你不妨稱之為數字管道膠帶)才能夠保證設計的順利完成。過去8年時間里，我曾經目睹許多優秀工程師利用這一方法出色地完成了許多工作，而他們采用的最主要工具就是 FPGA Editor。

　　利用FPGA Editor，你可以察看完成的設計并確定是否在FPGA構造一級真正實現了設計意圖 – 而這對于任何工程師或現場應用工程師來說都是非常需要的。假設你拿到協作者的設計，需要對其進行修改，但他們的 HDL源代碼非常難于理解，或者根本沒有任何注釋或文檔。也許你只是想將某些時鐘邏輯鎖定，但卻不知道實例的名稱或者如何將其鎖在所希望的位置。下面討論的一些用來探查FPGA構造以及創建命令行補丁的技巧可以幫助設計人員滿足不斷迫近的任務期限要求。

　　FPGA構造勘察技巧

　　當賽靈思發布針對新FPGA器件的工具時，通常我做的第一件事就是打開FPGA Editor來勘FPGA器件的內部構造。具體做法是找到 Xilinx →ISE →Accessories菜單并點擊FPGA Editor圖標，或者在命令行鍵入 fpga_editor。 圖形用戶界面打開后，在File菜單下選擇New。FPGA Editor會詢問設計文件名稱和物理約束文件。此時還沒有任何設計文件，因此隨便鍵入一個設計文件名(例如，test.ncd)，并選擇希望察看的器件類型。 FPGA Editor將會使用同樣的名字作為物理約束文件的名稱，并加載一個空白設計。

　　另一種方法是編譯隨軟件提供的某個ISE®工具套件設計例子，并將其加載到FPGA Editor中來察看FPGA構造。加載一個設計實例可以顯示更多細節，并且更容易定位感興趣的項目。

　　在FPGA Editor中瀏覽只需要記住兩件事：

　　1、 如何利用CTRL/Shift快捷鍵進行放大縮小。

　　2、 如果利用F11鍵放大選定的項目。不使用GUI按鈕快速縮放的方法是，按住Ctrl和Shift鍵，然后分別利用鼠標左鍵和右鍵進入放大和縮小。要想快速找到任何項目，在GUI右上角的列表窗口(List window)中選擇該項目即可。一旦定位了想找的項目，按F11鍵。陣列窗口(Array window)就會放大顯示該項目。

　　FPGA Editor有四個主要窗口：列表(List)、全局(World)、陣列(Array)和塊(Block)。List窗口顯示設計中所有活動的項目。通過此窗口頂部的下拉菜單可選擇其內容 – 列表內容包括已經布局或還未使用的部件、網絡或未布線的網絡等等。

　　全局視圖窗口(World Windows)始終顯示完整FPGA硅片視圖，這在試圖確定某個網絡的布線情況時非常有用。同時，陣列窗口(Array window)則是FPGA構造和邏輯的動態視圖。如果雙擊Array視圖中的任何項目，會顯示Block視圖，給出所選擇項目或邏輯單元的詳細情況。

　　為方便瀏覽或對設計進行編輯，這些窗口可以復制。許多情況下，打開第二個Array窗口會比較方便同時在設計的兩個不同部分工作。例如，假設需要在全局時鐘緩沖器和芯片底部的觸發器之間增加一條布線。如果在一個Array窗口中顯示全局時鐘緩沖器的輸出，另一個Array窗口則顯示觸發器時鐘輸入，那么會做起來會更方便。不然的話就必須來回縮放來定位布線的兩端，顯然這很繁瑣。

　　在FPGA Editor GUI的右側是一組由20個功能按鈕組成的工具條，用于設計察看和編輯。通過編輯 $XILINX/data目錄下的 fpga_editor.ini文件可以增加更多功能按鈕。當察看設計時，應當隨時使用INFO按鈕。該功能會將所選擇項目的所有信息轉錄到控制臺(Console)窗口。這一功能非常方便，你可以在控制臺窗口中標注數據并將其拷貝到其它地

　　方使用，例如編寫UCF約束。

　　一旦了解了最基本的概念和操作，就可以開始察看FPGA構造。通常我都從時鐘邏輯開始。這包括數字時鐘管理器(DCM)、鎖相環(PLL)、全局時鐘緩沖器(BUFG)、區域時鐘緩沖器(BUFR)、I/O緩沖器(BUFIO)以及不同的時鐘區域。(要想按字母列出項目表，可以到LIST窗口點擊Type來排序。)點擊一個DCM并按F11。ARRAY窗口會定位到選擇的DCM并放大顯示它。繼續點擊DCM并觀察GUI底部的Console窗口，其中會顯示與下面類似的內容：

　　comp “DCM_BASE_inst_star”, site

　　“DCM_ADV_X0Y9”, type = DCM_ADV

　　(RPM grid X73Y202)

　　這是有用的數據。 拷貝并粘貼上述內容到UCF文件中，并作如下更改以鎖定這一DCM邏輯：

　　INST “DCM_BASE_inst_star”

　　LOC=DCM_ADV_X0Y9;

　　利用這一方法，幾乎可以鎖定FPGA中的任何項目。 下面是BUFG鎖定的另一個例子：

　　c o m p “ B U F G _ i n s t _ s t a r ” , s i t e

　　“BUFGCTRL_X0Y20”, type = BUFG

　　(RPM grid X73Y124)

　　INST “BUFG_inst_star”

　　LOC=BUFGCTRL_X0Y20;

　　再次回到 List 窗口并標注同一DCM。 雙擊之后將會在Block視圖中顯示該DCM以及所有設置和參數。這是一項非常強大的功能，可用于FPGA構造中的任何邏輯項目。如果選擇一個邏輯片并雙擊它，就可以看到邏輯片是如何布線連接的，以及是否使用了進位鏈或本地觸發器。