FPGA設(shè)計全流程：ModelsimSynplify.ProISE

介紹如何編譯HDL必須的Xilinx庫和結(jié)構(gòu)仿真。創(chuàng)建將被編譯庫的目錄在編譯庫之前，最好先建立一個目錄（事實上必須建立一個目錄），步驟如下。（假設(shè)Modelsim的安裝目錄是“$Modeltech_6.0”，ISE的安裝目錄是“$Xilinx”）◆ 在“$Modeltech_6.0/”目錄下建立一個名為XilinxLib的文件夾；◆ 啟動Modelsim后，從“File”菜單項中點擊“Change Directory”并指定到剛剛建立的那個文件夾“XilinxLib”；◆ 接下來要做的事情是將Xilinx庫編譯到“XilinxLib”文件夾中。有三個庫需要被編譯。它們分別是“simprims”，“unisims”和“XilinxCoreLib”；（所有這些庫文件都在“$Xilinx/verilog/src”目錄下）◆ 點擊Modelsim中的“Workspace”窗口，建立一個名為Xilinx_CoreLib的新庫；（這個操作創(chuàng)建一個名為“Xilinx_CoreLib”的文件夾，你可以在“Workspace”窗口中看到它）◆ 現(xiàn)在開始編譯！在“Compile”菜單中點擊“Compile”，選擇“$Xinlinx/verilog/scr/XilinxCoreLib”目錄中所有的文件，在彈出的對話框中選中剛剛建立的“Xilinx_CoreLib”文件夾，再點擊“Compile”按鈕就可以了編譯了；◆ 用同樣的方式編譯其他兩個本地庫（“simprims”和“unisims”）；第二章 調(diào)用Xilinx CORE-Generator當(dāng)需要在設(shè)計中生成參數(shù)化和免費的IP內(nèi)核（黑箱子）時，無論是通過原理圖方式還是HDL方式，CORE-Generator都是一個非常有用的程序。?利用CORE-Generator創(chuàng)建一個IP核?利用Xilinx提供的CORE-Generator來生成IP核是非常簡單的。內(nèi)核是全參數(shù)化的，這就意味著你只需要在空白處填入幾個數(shù)字和參數(shù)，然后程序就會自動產(chǎn)生一個你所需要的?內(nèi)核。（有些內(nèi)核是全免費的，有些則沒有這么慷慨）?利用CORE-Generator來生成IP核的步驟如下：?◆ 在“程序”中找到“Xilinx”項，然后在“Accessories”中啟動單獨存在的“CORE-Generator”；?◆ 在“Part”標(biāo)簽欄中選擇恰當(dāng)?shù)?a target="_blank">FPGA模型；?◆ 從“Generation”標(biāo)簽欄中選擇正確的設(shè)計流；（完成后按“OK”按鈕）?◆ 定制你的參數(shù)化內(nèi)核；?◆ 在內(nèi)核生成的同時，會彈出一個“Readme File”的信息框來通知一些重要的信息；?◆ “*.v”文件是用來作仿真和綜合用的，而“*.veo”文件是用來作綜合實例用的。（調(diào)用意味著把相應(yīng)的文件加入Synplify.Pro工程中，而實例指的是可以拷貝這個文件中的某些線到HDL設(shè)計的頂層模塊中去。退出?。?第三章 使用Synplify.Pro綜合HDL和內(nèi)核綜合是將設(shè)計好的HDL代碼，圖形代碼和原理圖轉(zhuǎn)變成邏輯單元的技術(shù)。同與硬件執(zhí)行和物理布線非常接近的物理綜合相比，邏輯綜合是更高層次的綜合技術(shù)。?利用Synplify.Pro進行邏輯綜合?Synplify.Pro對于大容量低價格的Xilinx Spartan系列FPGA而言，有著非常好的綜合能力。?具體步驟如下：?◆ 首先創(chuàng)建一個工程；?◆ 往工程中加入HDL文件（我的演示文件有三個文件，CORE-Generator生成的“async_fifo.v”和“dcm4clk”和一個Verilog頂層文件“top.v”）。在Synplify.Pro環(huán)境中設(shè)置“Implementation Option”;（如果讀者非常熟練的話，可以省略這步）?◆ 往CORE-Generator生成的兩個Verilog文件中插入Synplify.Pro能夠識別的指示這些指示告訴綜合器如何處理這兩個特殊的文件；?◆ 插入“/*synthesis syn_black_box*/”指示通知Synplify.Pro把模塊當(dāng)作黑箱子來處理，同時指示“/*synthesis syn_isclock=1*/”表示這個作為時鐘輸入端的端口不能被綜合器識別，因為它除了端口名外沒有下層結(jié)構(gòu)；?◆ 將工程保存在合適的地方，然后綜合這個工程；?◆ 在綜合完成后，選擇“Technology View”按鈕來觀察層次結(jié)構(gòu)；（你可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)核?◆ 不管你相信與否！Synplify.Pro已經(jīng)生成了你所希望的東西。（擁有專用Clock-Input-Buffer，IBUG連接的DCM結(jié)構(gòu)，并且有一個從Global-Clock-Buffer，BUFG的反饋結(jié)構(gòu)“CLKFB”）?第四章 綜合后的項目執(zhí)行?執(zhí)行是將生成的位文件下載到FPGA的最后一個步驟。?同時創(chuàng)建不同的時序模型（post-translate模型，post-map模型和post-PAR模型）和時序報告。?ISE，唯一可以用來執(zhí)行的工具?ISE控制著設(shè)計流的各個方面。通過Project Navigator界面，可以進入所有不同的設(shè)計實體和實際執(zhí)行工具。同時也可以訪問于工程有關(guān)的文件和文檔。Project Navigator包含一個平坦的目錄結(jié)構(gòu)；?在演示項目中，ISE的一些貧乏的功能不得不讓道給其他的第三方軟件，例如ModelSim.Pro和Synplify.Pro，因此ISE一般僅僅被用作執(zhí)行工具。?◆ 啟動ISE，用“EDIF”作為文件輸入；（“EDIF”文件由Synplify.Pro軟件生成，作為終端設(shè)計文件，可以被大多數(shù)的FPGA開發(fā)環(huán)境識別，例如ISE，Quartus，ispLevel。）?◆ 在建立了ISE工程后，可以加入其他兩個文件，一個是與內(nèi)核相關(guān)的“*.xco”文件，另一個是與DCM結(jié)構(gòu)有關(guān)的“*.xaw”；?◆ 現(xiàn)在可以生成需要仿真的所有的模塊；（點擊下劃紅線的選項）?◆ 如果想仿真post-PAR模塊，最好首先定義引腳，特別是專用的外部時鐘引腳；?◆ 啟動“map”程序中的“Floorplaner”選項來定義引腳；?◆ “DCMs”和“IBUFGs”應(yīng)該被放在正確的位置。?仿真是用來驗證設(shè)計的時序和功能是否正確的調(diào)試方法之一。?在驗證調(diào)試電路和觀察波形的過程中，應(yīng)該進行四個不同類型的仿真。?不同的仿真類型針對的不同的平臺。功能仿真用來驗證設(shè)計的功能是否正確；?post-translate仿真用來驗證設(shè)計的基于原語延時；post-map仿真用來仿真基于原語延時和網(wǎng)絡(luò)延時；最后，post-PAR仿真在post-map仿真的基礎(chǔ)上加入了輸入輸出和布線延時。?我不會給出演示設(shè)計的全部詳細的仿真過程，但是給出了重點和重要的步驟。只給出了post-PAR仿真過程，列出了對于所有其他三種仿真需要的不同文件。（實際上，不同的文件是不同的參考時序模型:_translate.v是post-translate模型，_map.v是post-map模型。）?◆ 對于post-PAR仿真，需要四種類型的文件，“glb1.v”是用來作FPGA全局復(fù)位的（從“$Xilinx/verilog/src”目錄中拷貝），“_timesim.v”用來作post-PAR仿真（必須命名為.v），用來作仿真用和_timesim.sdf用來作時序后注?！?post-map仿真跟上述類似，post-translate沒有“*.sdf”文件，功能仿真除了沒有“*.sdf”文件外還沒有“glb1.v”文件；◆ 通過點擊“Simulation”菜單下的“Start Simulation”命令把前面討論過的三個Xilinx庫文件加入到當(dāng)前仿真庫中；◆ 在“Design”欄中選擇“glb1”和“”，仿真設(shè)計；◆ 在“Transcript”窗口中輸入“add wave*”命令，你就可以到在波形窗口中出現(xiàn)了信號。