FPGA最小系統(tǒng)之：實(shí)例2 在Xilinx的FPGA開發(fā)板上運(yùn)行第一個(gè)FPGA程序

2.6.1 實(shí)例的內(nèi)容及目標(biāo)

1．實(shí)例的主要內(nèi)容

本節(jié)旨在通過給定的工程實(shí)例——“按鍵開關(guān)控制LED”來熟悉Xilinx ISE軟件的基本操作、設(shè)計(jì)、編譯及仿真流程。同時(shí)使用基于Xilinx FPGA的開發(fā)板將該實(shí)例進(jìn)行下載、驗(yàn)證及調(diào)試，完成工程設(shè)計(jì)的硬件實(shí)現(xiàn)，熟悉Xilinx FPGA開發(fā)板的使用及配置方式。

在本訓(xùn)練中設(shè)計(jì)軟件采用ISE 7.1i，實(shí)現(xiàn)功能是利用4個(gè)按鍵開關(guān)來控制8個(gè)LED燈。具體的顯示方案是由4個(gè)按鍵開關(guān)控制8個(gè)LED燈，根據(jù)按鍵開關(guān)按下的不同，會(huì)有不同的燈點(diǎn)亮。

在本訓(xùn)練中，將主要講解下面一些知識(shí)點(diǎn)。

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

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

2．實(shí)例目標(biāo)

通過詳細(xì)的流程講解，讀者應(yīng)達(dá)到下面的目標(biāo)。

• 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(dú)立使用Xilinx ISE軟件開發(fā)新工程。

2.6.2 平臺(tái)簡介

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

此開發(fā)板更加詳細(xì)的信息、擴(kuò)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)例將通過一個(gè)簡單的實(shí)例在這個(gè)開發(fā)板上對(duì)Xilinx的FPGA設(shè)計(jì)流程做一個(gè)全面的介紹，依照此例程的流程便可在該開發(fā)板上運(yùn)行一個(gè)FPGA程序。

如圖2.65所示為此開發(fā)板的一個(gè)外觀圖。

圖2.65 紅色颶風(fēng)II代Xilinx板外觀圖

2.6.3 實(shí)例詳解

本節(jié)同樣將使用圖解的方式將整個(gè)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(shè)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Project Navigator。

① 在桌面上面雙擊Xilinx ISE 7.1i的快捷方式圖標(biāo)，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(gè)標(biāo)準(zhǔn)的Windows軟件視窗。分別包括標(biāo)題欄、菜單欄、工具欄、工程瀏覽器、進(jìn)度瀏覽器、主工作區(qū)、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(duì)話框。

圖2.68 新建工程對(duì)話框

在這里填寫將要?jiǎng)?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(shè)計(jì)語言模式和Schematic原理圖模式，這里選擇HDL。

（3）設(shè)置工程屬性。

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

圖2.69 工程屬性對(duì)話框

在這個(gè)對(duì)話框可設(shè)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(yīng)用軟件，如圖2.70和圖2.71所示。

圖2.70 工程屬性對(duì)話框選擇第三方綜合工具

圖2.71 工程屬性對(duì)話框選擇第三方仿真工具