Foundation 中文教程

本章介绍Xilinx公司的设计软件Foundation 2.1i版本如何进行设计实现  此版本的最大特点是支持  Xilinx  公司的全部产品   包括  XC3000A/L   XC3100A/LXC4000E/L/EX/XL/XV/XLA XC5200 Spartan SpartanXL Virtex XC9500 XC9500XL以及最新的XC9500XV等所有Xilinx 公司的CPLD和FPGA器件系列

    此外  Foundation 2.1i版本已经将Core产生器工具集成进软件内  可以在  项目管理器    原理图编辑器  和  HDL编辑器  等图形用户接口的环境下  从  Tools  的菜单中调用Core产生器

    在Foundation 2.1i版本中  各个部分的功能都有改进和提高  在原理图编辑器中由于附加的设计规则校验和校验各个设计规则时接通和断开的能力增强了电路图完整性测试的功能  对硬件描述语言的设计进行综合时  采用增加了新功能和特性的Express3.2版本 在设计实现部分最大程度地减少了时序驱动的布局  布线运行时间 设计转换和返回注释等程序的运行时间也加快6  10倍  增加了新的时序分析算法  可以方便地管理由大型设计引起的时序通道数目增加的问题

    Foundation 2.1i版本可以自动地将Foundation v1.5i版本的设计项目更新为F2.1的设计项目  当然也可以通过选项选择仍按v1.5i的格式将以前的设计项目存档

    Xilinx Foundation Series 2.1i版本的设计指南仍采用Foundation 1.5i版本的  秒表设计项目作为例子  但是FPGA器件改为SpartanXL系列的器件  时针信号由器件外部提供  省去  硬件验证  部分  考虑到国内的实际情况  在编写Foundation 2.1i版本的中文设计指南时  对这些变动作如下更改

    1   不采用低电源电压的SpartanXL系列的器件  而采用Spartan系列的器件  电源

    电压为5V  仍可以使用Xilinx FPGA演示板进行硬件验证

    2   时针信号仍由器件内部提供  所以设计中要添加OSC4来提供时针信号 在基于原

    理图的设计方法中  仍保留了F1.5版本中这部分的内容 在基于硬件描述语言的设

    计方法中  如果利用软件提供的Stopwatch.vhd程序时  要添加Component OSC4

    和Component BUFG等元件  并进行port map来完成

    3   将Xilinx FPGA演示板的FPGA器件改为Spartan系列的XCS05-3PC84C后  可

    以利用演示板进行  秒表  的硬件验证  Spartan系列的器件与 XC4000E系列的

    器件除配置模式和速度档次的命名有差别之外  器件的引腿完全相同  Spartan系

    列的器件仅有一个MODE引腿   相当于XC4000E系列器件的M0引腿  M1和

    M2引腿不用而不连接   所以只有两种配置模式  实验时采用加载电缆进行配置

    为MODE引腿接高电平的从模式  XCSxx和XCVxxx器件的速度档次是数值越大

    速度越快  而其它器件是相应的数值越小速度越快

    为了使读者能熟悉Core产生器的使用方法  Foundation 2.1i版本的中文设计指南增加一个采用Core产生器实现乘法器的设计例子  通过设计的UCF文件对器件的引腿进行约束 使其满足Xilinx FPGA演示板的要求 同样可以在此演示板上进行乘法器设计例子的硬件验证

    使用中文设计指南前请安装好Xilinx Foundation Series 2.1i 版本软件和提供的实例

基于原理图设计方法

    在这个层次设计中  将产生各种类型的宏单元  包括基于原理图的宏单元  基于硬件描述语言的宏单元  状态机宏单元和LogiBLOX宏单元  本章将学习为产生这些类型宏单元的每一个设计过程  然后将它们连接起来构成完整的”秒表”设计  这个例子使读者具有产生和利用每一类设计宏单元的经验  以便读者将这些知识应用到自己的设计中

    启动原理图编辑器

    有两种方法打开原理图输入工具

    l 从设计流程图中  点击Design Entry阶段的  原理图输入  按钮  如图1.1所示

    此指令使原理图编辑器打开设计项目的顶层原理图


    图   1. 1    设计流程图

    l 在文件表格中双击文件名WATCH.SCH

    原理图编辑器打开Watch原理图纸  Watch原理图此时是不完全的  要通过此操

    作过程  由读者产生元件来完成此设计  图1.2表示未完成的设计

    在任何时候如需要停下设计  请从上拉菜单选择File  >Save保存已进行的工作


    图   1.2    未完成的Watch设计
  执行指令

    在Foundation的工具中有三种方式执行指令

    1   下拉菜单  在大多数情况下  此设计过程指导设计者利用下拉菜单

    2   热键  可以利用键盘执行各种指令  这些  热键  列出在下拉菜单内的指令之后

    一些热键是功能键  一些热键是单个字母  另一些热键要求Ctrl 或Alt键  设计

    者不可以规定它们

    3   工具条按钮  位于下拉菜单下面和主原理图编辑窗口左边还有工具条按钮  鼠标指

    针保持在按钮上方可以看到它们的功能

    操纵屏幕

    在Display下拉菜单下是一系列指令  可以更改原理图编辑器窗口的可视面积  放大原

    理图到可以方便地观察它  如图1.3所示


    产生基于原理图的宏单元

    基于原理图的宏单元是由一个符号和一个主要的原理图组成 设计者可以首先产生主要的原理图  或者首先产生符号  设计工具可以分别自动地产生相应的符号或原理图文件  在下面的步骤中  利用符号向导首先产生符号来创建基于原理图的宏单元  设计工具则创建一个临时的原理图文件  然后创建的宏单元自动地加到设计项目的库中去

    将要创建的宏单元称作CNT60 CNT60是一个具有两个四位输出的二进制计数器  它代表秒表的个位和十位的数值  计数器按十进制从0计数到59

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