eda技术及应用第四章课件

第4章 常用EDA工具软件操作指南第4章 常用EDA工具软件操作指南4.1 Lattice ispEXPERT 操作指南操作指南4.2 Altera MAX+plus II操作指南操作指南4.3 Xilinx Foundation操作指南操作指南 第4章 常用EDA工具软件操作指南4.1 Lattice ispEXPERT 操作指南操作指南4.1.1 ispEXPERT System的安装的安装 1.系统需求系统需求 ispEXPERT System在PC机上运行，支持Windows NT4.0，Windows 95，Windows 98或更高版本。下面是其最低配置要求：(1)IBM 486、Intel Pentium或与Pentium兼容的CPU。(2)16 MB内存(适用于1000、2000、3000和6000 系列)，或32 MB内存(适用于5000 V 和 8000系列)。推荐使用32 MB/64 MB以上内存。第4章 常用EDA工具软件操作指南 (3)各安装需要的硬盘容量：典型安装为160 MB，全部安装为250 MB。(4)SVGA 显示器，分辨率为800600或以上。(5)若为LSC_ADVANCED 用户，应通过E-mail向Latice公司申请授权，获取有关的解密文件。第4章 常用EDA工具软件操作指南 2.系统安装系统安装 (1)安装：运行光盘根目录“LATTICEispstr1.exe”安装 ispEXPERT System.；运行光盘根目录“LATTICE ispstr2.exe”安装ispEXPERT Compiler。安装时使用默认选项。(2)解密：拷贝经授权获取的解密文件LFLXUTIL.DLL 到安装后的目录“ispTOOLSISPCOMPBIN”和“ispTOOLSISPSYSBIN”中并覆盖相同的文件；拷贝解密文件SYNDPM.EXE到安装后的目录“ispTOOLSISPSYSBIN”中并覆盖相同的文件；拷贝解密文件SYNTA.EXE到安装后的目录“ispTOOLSISPSYSBIN”中并覆盖相同的文件；拷贝解密文件LATLIC.DLL到安装后的目录“ispTOOLSSYNPLIFYBINMBIN”中并覆盖相同的文件。(3)重新启动计算机。第4章 常用EDA工具软件操作指南4.1.2 原理图的设计操作指南原理图的设计操作指南 在“程序”栏中选Lattice Semiconductor ispExpert System“ispEXPERT System进入“ispEXPERT System Project Navigator”主窗口(如图4.1)，选择“Window”“Schemtic”菜单即可进入原理图的设计。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.1 “ispEXPERT System Project Navigator”主窗口第4章 常用EDA工具软件操作指南 这里的原理图的设计，不但可用于VHDL设计的原理图输入方式的设计，还可用于书稿、论文等各种插图的绘制。经笔者实践，使用该软件绘制插图，不但操作方便，可绘制各种形式的插图，而且对于已绘的图形，可任意剪辑、复制和删除，绘制效率高。同时使用该软件绘制的插图，经复制、粘贴插入WORD等文档后，不但可根据需要任意对图形进行拉伸和压缩，拉伸和压缩后图中的文字不变形，而且文档存储空间的大小较WORD中的绘图板、CoreDraw等绘制的文件小30%以上。用于VHDL设计的原理图输入方式的设计，在后面的有关软件的使用中将介绍，限于篇幅，这里就不予介绍，这里主要介绍一下利用该软件如何进行原理图的绘制。在原理图的设计中，最基本的操作有绘图环境设置(Options)、图形绘制(Add)、图形编辑(Edit)和文件管理(File)等操作。第4章 常用EDA工具软件操作指南 1.绘图环境设置绘图环境设置(Options)绘图之前，首先要进行绘图环境的设置。绘图环境的设置，通过选择原理图编辑器主菜单中的“Options”下的各菜单项来实现。常用的绘图环境的设置项有两个：图形选项(Graphic Options)和优先选项(Preferences)。其各项目的设置选项及作用如图4.2和图4.3所示。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.2 图形选项的设置选项及作用第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.3 优先选项的设置选项及作用第4章 常用EDA工具软件操作指南 2图形绘制图形绘制(Add)图形绘制的基本单元操作选项如图4.4所示。其中最常用的基本单元操作有调用系统库中的元件符号(Symbol)，绘制直线(Wire)、弧(Arc)、圆(Circle)、矩型(Rectangle)和输入文本(Text)。绘制基本单元的操作方法是：先在子菜单/工具条中选中该操作项，再在绘图的起点按住鼠标至绘图的终点松开鼠标即可。第4章 常用EDA工具软件操作指南 2图形绘制图形绘制(Add)图形绘制的基本单元操作选项如图4.4所示。其中最常用的基本单元操作有调用系统库中的元件符号(Symbol)，绘制直线(Wire)、弧(Arc)、圆(Circle)、矩型(Rectangle)和输入文本(Text)。绘制基本单元的操作方法是：先在子菜单/工具条中选中该操作项，再在绘图的起点按住鼠标至绘图的终点松开鼠标即可。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.4 图形绘制的基本单元操作选项第4章 常用EDA工具软件操作指南 3图形编辑图形编辑(Edit)图形编辑主要是指对已存在的图形进行移动、旋转、内复制、删除、外拷贝等操作。各种操作项目如图4.5所示。最基本的操作有已绘图形的移动(Move)、90度旋转(Rotate)、镜面旋转(Mirror)、复制多用(图形内)(Duplicate)、删除(Delete)以及库符号的编辑(Symbol)、已绘图形的拷贝(对外)输出(Copy)等。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.5 图形编辑的操作项目第4章 常用EDA工具软件操作指南 移动、内复制、删除的操作方法是：先在子菜单/工具条中选中该操作项，再用鼠标点中或按住鼠标用一个方框选中该操作对象后，松开鼠标或移动/复制到指定的地方即可。旋转的操作方法是：先使被旋转的对象处于移动或复制多用状态，再在子菜单/工具条中选中该操作项后，点击鼠标左键即可。库符号的编辑(Symbol)方法是：在子菜单/工具条中选中该操作项后，用鼠标左键双击被编辑的符号即可进入符号编辑状态，再执行相应的与前类似的编辑操作。编辑完后应注意存盘。第4章 常用EDA工具软件操作指南 图形的拷贝输出操作方法是:先在子菜单选中“Copy Image”操作项，再按住鼠标用一个方框选中欲拷贝的图形，最后在子菜单中选中“Copy”操作项即可。这时在剪贴板中即保存了被拷贝的图形。第4章 常用EDA工具软件操作指南【例【例4.1.1】4位二进制并行加法器的源程序ADDER4B.VHD。LIBRARY IEEE；USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL；USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL；ENTITY ADDER4B IS -4位二进制并行加法器 PORT(CIN：IN STD_LOGIC；-低位进位 AIN：IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)；-4位加数 BIN：IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)；-4位被加数 S：OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)；-4位和 CONT：OUT STD_LOGIC)；-进位输出END ADDER4B；第4章 常用EDA工具软件操作指南ARCHITECTURE ART OF ADDER4B IS SIGNAL SINT：STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0)；SIGNAL AA，BB：STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0)；BEGIN AA=0&AIN；-将4位加数矢量扩为5位，为进位提供空间 BB=0&BIN；-将4位被加数矢量扩为5位，为进位提供空间 SINT=AA+BB+CIN；S=SINT(3 DOWNTO 0)；CONTS,CONT);H4,HA,0-X,X;HB,H1,1-X,X;H4,H8,0-X,X;HC,H1,1-X,X;END;第4章 常用EDA工具软件操作指南 在 ispEXPERT System Project Navigator主窗口中选择 Source New菜单，将弹出 New Source 对话框，选择ABEL Test Vectors 类型，此时弹出 New File 对话框，在对话框的上栏中填入仿真文件名ADDER4B(默认.abv文件)，按“OK”按钮后，进入“Text Editor”。在此，将例4.1.2程序输入编辑器编辑结束后存盘，即获得测试向量文件Adder4b.abv。在主窗口的左栏中可以看见此文件(排在ADDER4B的上方)。测试向量文件的格式十分宽松，因为所有的功能信息都已在综合好的文件中。文件中一般只需在左边写好输入信号值即可，右边一律写任意值“X”。现在，在ispEXPERT主窗口中选中(鼠标单击)左侧的“Adder4b.Abv”文件，再双击右侧的 Compile Test Vectors，以编辑测试向量文件，若无问题，会出现绿勾。第4章 常用EDA工具软件操作指南 2)系统的功能仿真和时序仿真 双击右侧的 Functional Simulation栏，进行功能仿真。这时会弹出“Synplify”窗口，表示先进行综合，综合通过后，关闭“Synplify”窗口，片刻即进入 Simulator Control Panel 窗口。先按键 Run，再选上栏的 Window Waveform Viewer，即进入波形观察窗(如图4.9所示)。点击此窗口中的 Edit show，即弹出窗口“Show Waveforms。在此窗口左栏已列出所有的信号，用鼠示点击其中的一个信号，如CIN，再点击 Show 即可看到CIN的波形。如此重复，将所有11个信号波形全部显示于窗口，波形如图4.9所示。第4章 常用EDA工具软件操作指南 如果希望以总线形式显示，如显示AIN(3)，AIN(0)，还可以用鼠标点击“Bus”，这时右边将弹出一窗口，用鼠标在左栏的AIN(3)，AIN(0)4个信号上拖动变成黑色，再点击右边的“Add Nets”，这时4个信号将出现在另栏中。点击“Reverse”，使4个信号换位，使高位在前，接着按“Save Bus”键，再按“Show”键，这时将出现总线式波形图。接着，按最上栏选项“View”“Zoom In”后，再用键点击波形，使其放大，直至可看见总线图中的数值为止，波形如图4.9所示(时序仿真为同一波形图)。若返回到ispEXPERT System主窗口，选中左侧的Adder4b.abv文件，双击右侧的 Timing Simulation 栏，进行时序仿真，其波形如图4.9所示。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.9 仿真波形观察窗第4章 常用EDA工具软件操作指南 4.器件引脚的锁定和适配器件引脚的锁定和适配 1)编辑引脚锁定文件 在ispEXPERT System 主窗口上选 Window Text Editor 进入文本编辑器，选 File New，然后按照以下方式来锁定引脚。此文件取名为ADDER4B.PPN，并存于同一目录中后退出。/引脚锁定文件ADDER4B.PPN/PART：ispLSI1032E-70LJ84 /FORMAT：PINNAME PINTYPE LOCKAIN(0)IN 6第4章 常用EDA工具软件操作指南AIN(1)IN 27AIN(2)IN 28AIN(3)IN 29BIN(0)IN 30BIN(1)IN 31BIN(2)IN 32BIN(3)IN 33CIN IN 3S(0)OUT 45S(1)OUT 46S(2)OUT 47S(3)OUT 48CONT OUT 68第4章 常用EDA工具软件操作指南 2)器件的适配 在主窗口左侧用鼠标单击 ispLSI1032E-70LJ84，再在右侧单击“Fit Design，然后按该窗口下方的 Properties 按钮，即可打开控制参数编辑对话框(如图4.10所示)。在此对话框中找到 Pin File Name行，然后在输入栏中键入引脚锁定文件名ADDER4B.PPN。单击输入栏左边的 按钮，然后点击控制参数对话框中的 Close 按钮，关闭对话框。双击右侧的 Fit Design，即可进行器件适配，适配完成后会生成用于下载的JEDEC文件ADDER4B.JED。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.10 控制参数编辑对话框第4章 常用EDA工具软件操作指南 5.系统编程及硬件测试系统编程及硬件测试 1)硬件测试系统连接 首先将ISP下载电缆与计算机的打印机接口LPT1连接好，再在下载窗口选择菜单“Configuration”“Scan Board”(或直接点击上排菜单键“SCAN”)检测芯片的型号。如果接线无误，目标系统工作正常，可以将电路板上接在菊花链上的所有的Lattice ISP扫描出来，否则将不可能得到如图4.11中显示的关于1032E的条目。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.11 在系统编程下载窗口第4章 常用EDA工具软件操作指南 2)器件的编程下载 系统连接与上电情况检查无误后，即可进行在系统下载操作。双击如图4.8工程项目主窗口右栏下的“ISP Daisy Chain Download，弹出在系统下载操作窗口(如图4.11所示)。在此对话框中用“Browse”按钮选择ADDER4B.JED文件，选择菜单“Command”“Run Operation”菜单(或直接点击上排“小人”键)，即可将ADDER4B下载到电路板上的芯片中。下载成功后，下侧的子窗口会显示“Run Operation：successful”。第4章 常用EDA工具软件操作指南 3)系统的测试 如果实验系统是GW48，可选择电路模式1，4位二进制的被加数和加数分别由键1、键2输入，低位来的进位由键7输入，加法运算的结果显示在数码管“数码5”上，向高位的进位显示在发光二极管D1上。第4章 常用EDA工具软件操作指南4.2 Altera MAX+plus II操作指南操作指南 MAX+plus II 9.3界面友好，使用便捷，被誉为业界最易学易用的EDA软件。支持原理图、VHDL和Verilog语言文本文件，以及波形与EDIF等格式的文件作为设计输入，并支持这些文件的任意混合设计。MAX+plus II具有门级仿真器，可以进行功能仿真和时序仿真，能够产生精确的仿真结果。在适配之后，MAX+plus II生成供时序仿真用的EDIF、VHDL和Verilog三种不同格式的网表文件。MAX+plus II支持主流的第三方EDA工具，如Synopsys、Cadence、Synplicity、Mentor、Viewlogic、Exemplar和Model Technology等。MAX+plus II支持除APEX20K系列之外的所有Altera FPG/CPLD 大规模逻辑器件。第4章 常用EDA工具软件操作指南4.2.1 MAX+plus II安装安装 将MAX+plus II光盘放进光驱，这里假设光驱的驱动器号为F。选择Windows 98的“开始”“运行”菜单，输入“F:PCMAXPLUS2INSTALL.EXE”，然后按“确定”按钮，即可开始安装过程。(1)选择“Install”按钮，安装程序将检查系统。第4章 常用EDA工具软件操作指南 (2)设置安装目录，在上面的文本框中输入MAX+plus II系统所在目录名，在下面的框中输入工作目录名。安装程序将MAX+plus II系统复制到系统目录(System Directory)下。假设输入的目录分别为C:Maxplus2和C:Maxwork，按下“Continue”按钮。(3)按“Install”，然后在后续的对话框中选择“Yes”按钮，开始文件复制过程。第4章 常用EDA工具软件操作指南 (4)通过Windows 98系统菜单“开始”“程序”“MAX+plus II”“MAX+plus II”，运行MAX+plusII。首次运行MAX+plus II，会出现“License Agreement”(授权协议)对话框，按“Tab”键，然后再按下“Yes”按钮即可。当出现对话框提示当前的软件保护号(Software Guard ID)时，应到指定的Internet站点上申请授权号。第4章 常用EDA工具软件操作指南 (5)将申请到的授权号输入到“Authorization Code”对话框的文本输入框中，按“OK”按钮即可，也可先按下“Validate”按钮看一下授权号是否正确。安装完MAX+plus II系统文件后，可通过运行光盘上的文件“Acroreadwindisk1setup.exe”来安装PDF文件阅读器，以便阅读包括Altera公司的数据手册、应用笔记等文档内容。光盘根目录下的文件Altera.pdf是光盘上Altera所有文档的索引。第4章 常用EDA工具软件操作指南4.2.2 MAX+plus II操作指南操作指南 为了使读者快速学会使用Altera公司的EDA软件MAX+plus II，下面将讲解一位全加器的设计和测试全过程。一位全加器的整个设计包括三个模块，即底层两输入或门模块ORM2.VHD、半加器模块H_ADDER.VHD以及顶层全加器模块F_ADDER.GDF。其中ORM2.VHD和H_ADDER.VHD是用VHDL编写的，F_ADDER.GDF则是原理图。全加器是通过调用一个ORM2.VHD和两个H_ADDER.VHD组装成一个完整的设计实体F_ADDER(详见3.2.1节)。第4章 常用EDA工具软件操作指南 1源文件的编辑源文件的编辑 1)ORM2.VHD、H_ADDER.VHD的编辑及对应的元件符号图的生成 首先为该设计(工程)建立一目录，如E：MAXEXAM，然后通过Windows 98的“开始”菜单进入MAX+plus II集成环境，如图4.12所示。按屏幕上方的“新建文件”按钮，或选择菜单“File”“New”，出现如图4.13所示的对话框，在框中选中“Text Editor file”，按“OK”按钮，即选中了文本编辑方式。在出现的“Untitled-TextEditor”文本编辑窗口中输入例4.2.1所示的源程序。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.12 MAX+plus II集成环境第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.13 New对话框第4章 常用EDA工具软件操作指南【例【例4.2.1】两输入或门的源程序ORM2.VHD LIBRARY IEEE；USE IEEE.STD_LOGIC-1164.ALL；ENTITY ORM2 IS PORT(A，B：IN STD_LOGIC；C：OUT STD_LOGIC)；END OR2；ARCHITECTURE ART1 OF ORM2 IS BEGIN C=A OR B；END ARCHITECTURE ART1；第4章 常用EDA工具软件操作指南 输入完毕后，选择菜单“FlieSave”，即出现如图4.14所示的对话框。首先在“Directories”目录框中选择存放本文件的目录E:MAXEXAM，然后在“File Name”框中输入文件名ORM2.VHD(注意文件后缀名的选择，在MAX+plus II中，后缀为.VHD表示VHDL文件；后缀为.TDF表示AHDL文件；后缀为.V表示Verilog文件)，然后按“OK”按钮，即把输入的文件存在目录E:MAXEXAM中了。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.14 保存ORM2.VHD第4章 常用EDA工具软件操作指南 文件存盘后，为了能在图形编辑器中调用ORM2，需要为ORM2创建一个元件图形符号。选择菜单“File”“Create Default Symbol”，MAX+plus II出现如图4.15所示的对话框，询问是否将当前工程设为ORM2，可按下“确定”按钮。这时MAX+plus II调出编译器对ORM2.VHD进行编译，编译后生成ORM2的图形符号。如果源程序有错，要对源程序进行修改，重复上面的步骤，直到此元件符号创建成功。成功后出现如图4.16所示的对话框。退出编译器，再退出编辑器，回到主窗口。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.15 询问当前工程的设置 第4章 常用EDA工具软件操作指南 图图4.16 元件符号创建成功元件符号创建成功第4章 常用EDA工具软件操作指南【例【例4.2.2】半加器的半加器的VHDL源程序源程序H_ADDER.VHD。LIBRARY IEEE；USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL；ENTITY H_ADDER IS PROT(A，B：IN STD_LOGIC；CO，SO：OUT STD_LOGIC)；END ENTITY H_ADDER；ARCHITECTURE ART2 OF H_ADDER IS BEGIN SO=(A OR B)AND(A NAND B)；CO”按钮，将左边列表框的结点全部选中到右边的列表框。按“OK”按钮，选中的信号将出现在波形编辑器中。其中有全加器的输入信号AIN、BIN、CIN，输出信号SUM、COUT。最后通过菜单“File”“Save”在弹出的窗口中将波形文件存在以上的同一目录中，文件取名为f _adder.scf。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.20 往波形编辑器中添加信号结点第4章 常用EDA工具软件操作指南 2)设置输入信号波形 波形观察窗左排按钮是用于设置输入信号的，使用时只要先用鼠标在输入波形上拖一需要改变的黑色区域，然后点击左排相应按钮即可。其中，“0”、“l”、“X”、“Z”、“INV”、“G”分别表示低电平、高电平、任意、高阻态、反相和总线数据设置。若是时钟信号，用鼠标点时钟信号的“Value”区域，可以将时钟信号选中。这时时钟信号的波形区域全部变成黑色，按集成环境窗左边上的时钟按钮，出现时钟信号设置对话框，按下“OK”即可设置时钟信号。按集成环境右边的“缩小”按钮，可以缩小波形显示，以便在仿真时能够浏览波形全貌。根据要求将各输入信号AIN、BIN和CIN的波形设置成如图4.21所示。第4章 常用EDA工具软件操作指南 3)运行仿真器进行仿真 选择主菜单“MAX+plus II”“Simulator”，按下“Simulator”，出现仿真参数设置与仿真启动窗(如图4.22所示)，这时按下该窗口中的“Start”按钮，即刻进行仿真运算(注意，在启动仿真时，波形文件必须已经存盘)。仿真运算结束后出现如图4.23所示的对话框。对话框中显示“0 errors，0 warnings”，表示仿真运算结束。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.21 设置了输入信号的波形编辑器第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.22 仿真参数设置与仿真启动窗第4章 常用EDA工具软件操作指南 图4.23 仿真计算结束窗第4章 常用EDA工具软件操作指南 时序仿真波形结果如图4.24所示，观察波形后，可以确认设计正确。如果系统含有时钟信号，又希望在不改变输入时钟信号周期的条件下，延长仿真时间，可以作如下设置：在如图4.24的波形编辑窗口打开的情况下，选择“File”“End Time”，在弹出的窗口中设置仿真结束时间，例如5 s，按“OK”按钮后，选择菜单“MAX+plus II”“Simulator”，在“Simulator”子窗口的“End Time”处也设置5 s。然后启动仿真操作，结束后可观察仿真波形。如果在一开始没有打开波形观察窗，可选择“File”“Open”，这时将弹出一名为“Open”的窗口，可在此窗口的“Waveform Editor files”处点击，并在“Files”窗中弹出的波形文件名f _adder.scf上双击，即可进入波形观察窗。第4章 常用EDA工具软件操作指南 4系统的编程下载系统的编程下载 如果MAX+plus II是安装后第一次调用编程器，则MAX+plus II将弹出对话框选择型号，以便调用正确的编程器驱动程序。如果用FLEX或ISP型MAX系列器件，通常选择 ByteBlaster 编程器。ByteBlaster 实际上是指连接在并行打印口使用的下载电缆。编程器型号的选择方法是启动 Programmer，选菜单 Options Hardware Setup，在“Hardware Type”下拉栏中选“ByteBlaster”，按“OK”即可。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.24 F_ADDER仿真结果第4章 常用EDA工具软件操作指南 用鼠标双击编译器子窗口(如图4.25所示)的下载图标，或者选择“MAX+plusII”“Programmer”菜单，可调出编程器(Programmer)窗口(如图4.25所示)。在将设计文件编程配置(对此FPGA下载称为配置)进硬件芯片前，需连接好硬件测试系统(如果实验系统是GW48，编程配置和硬件测试方法可参阅第5章)。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.25 编程器子窗口第4章 常用EDA工具软件操作指南 本例使用FLEX10K系列中的10K10器件，一切连接就绪后，方可按下编程器窗口中的“Configure”按钮，若一切无误，即可将所设计的内容下载到10K10芯片中。下载成功后将在一弹出的小窗中显示“Configuration Complete”。接下去就可以在实验系统上进行实验验证：按“模式选择键”，使“模式指示”显示“6”，表明此时实验系统已进入第5.2节的第6种电路结构。然后按动“键3”、“键4”、“键5”输入相应的信号，则发光二极管“D1”、“D2”显示全加器的运算结果，所有结果与仿真的情况完全一致。至此，表明全加器的设计是成功的。第4章 常用EDA工具软件操作指南 注意，图4.25中，对FPGA器件的下载按钮是“Configure”；而目标器件若选为CPLD(如EPM7128S)时，下载的按钮则是“Program”，这时“Configure”变为灰色。如果希望改变某引脚，可以这样操作：选“File”“Open”，在“open”窗中点击“Graphic Editor”，双击弹出的原理图文件，进入原理图编辑器；选菜单“Assign”“Pin/Location/Pin”，在左下栏中点击需要改变引脚的项目，然后在Pin的下拉菜单中选定引脚号，按键 Change OK即完成。再选 MAX+plus II Compiler Start开始编译综合，最后进行下载测试。第4章 常用EDA工具软件操作指南4.3 Xilinx Foundation操作指南操作指南 Foundation Series是Xilinx公司最新集成开发的EDA工具，它支持的芯片有：XC3000A/L、XC3100A/L、XC4000E/L/EX/XL/XV/XLA、XC5200、XC9500、XC9500XL Spartan和SpartanXL Virtex等。Foundation采用自动化的、完整的集成设计环境，包含了强大的Synopsys FPGA Express综合系统，并将它完美地集成到了Foundation Series统一的项目管理器中。Foundation项目管理器(Foundation Project Manager)集成了Xilinx的各种实现工具，是业界最强大的EDA设计工具之一。第4章 常用EDA工具软件操作指南 Foundation可提供真正的混合语言(VHDL和Verilog-HDL)的综合和优化，从而为支持第三方的IP(知识产权)核提供了有利条件。它的JTAG编程器支持CPLD/FPGA的下载和配置。Foundation增强了逻辑优化和适配技术方面的能力，生成的逻辑可以工作在更快的系统时钟频率下。由于按钮化的操作和时序驱动实现技术，连同更快的编译速度，使得设计系统的平均性能提高了36%。第4章 常用EDA工具软件操作指南4.3.1 Xilinx Foundation的安装的安装 1系统需求系统需求 Xilinx Foundation Series在PC机上运行，支持Windows 95和WindowsNT4.0或更高版本。下面是Xilinx推荐的机器配置：(1)Pentium、Pentium Pro或兼容的CPU。(2)内存32 MB或64 MB(与所使用的Xilinx器件有关)。(3)48128 MB硬盘交换区(与所使用的Xilinx器件有关)。(4)各安装需要硬盘容量：Base100 MB；Base Express120 MB；Standard280 MB；Foundation Express300 MB；所有器件600 MB。第4章 常用EDA工具软件操作指南 由于XC4000X系列及Virtex系列的容量和高复杂性，Xilinx推荐使用更高性能的PC机。编译XC4000X系列需要64 MB内存及64 MB硬盘交换空间，但推荐使用128 MB内存和128 MB硬盘交换空间。编译Virtex系列，推荐使用128 MB内存。Windows 95可以自动调整硬盘交换空间的大小，如果使用Windows NT，则可能需要手动调整。第4章 常用EDA工具软件操作指南 2运行运行Setup安装程序安装程序 将Xilinx Foundation Series CD-ROM放进光驱，假设光驱的盘符为F，点击Windows系统菜单按钮“启动”“运行”，然后输入F：Setup.exe，按下“确定”按钮，便开始安装过程。实际上，在将CD-ROM放进光驱后，Windows 95/NT会自动运行Setup程序。(1)程序出现安装对话框，按“Next”按钮继续，出现授权协议对话框。(2)按“OK”按钮继续，出现对话框输入光盘序列号“CD Key”，按“Next”按钮继续。第4章 常用EDA工具软件操作指南 (3)出现安装类型选择对话框，使用安装程序默认选项“Type Install”(典型安装)。(4)直接按“Next”按钮继续，出现对话框按“Browse”按钮可以选择安装目录，目录选好后按“Next”按钮。(5)出现提示选择组件的对话框，只选择需要安装的组件，一般情况下无需改动，按“Next”按钮。第4章 常用EDA工具软件操作指南 (6)出现提示选择组件的对话框，只选择将要使用的系列，其余的系列全部消除掉。按“Next”按钮，此后安装程序将从CD-ROM复制所在的文件到硬盘上的安装目录(例如目录C：Fndtn)中。(7)文件复制完成后，安装程序提示要修改Autoexec.bat文件，以加进必需的环境变量设置，按“OK”按钮。(8)复位计算机，完成环境变量的设置。第4章 常用EDA工具软件操作指南 3关于授权文件关于授权文件(LICENSE.DAT)Foundation Series运行时需要检测授权文件LICENSE.DAT。授权需要用传真或E-mail向Xilinx公司申请。安装成功后，默认的授权文件可能已经过期，或根本不能用，请立即向Xilinx公司申请，或联系Foundation Series软件销售商。一般情况下，Foundation Series安装程序会为你设计好指示授权文件路径的环境变量。因为Foundation Series采用的授权文件的认证机制与许多其他EDA软件的授权机制相同，在安装Foundation Series之前，您的系统中可能已经安装了这样的软件(如Viewlogic公司的Workview Office)，此时，安装程序不会为你设置环境LM_LICENSE_FILE变量。在Windows 95/NT的DOS框中，执行命令“SET”，可以查看环境设置情况。第4章 常用EDA工具软件操作指南 将获得的授权文件LICENSE.DAT复制到目录C：FNDTNDAT中(假设Foundation安装在C：FNDTN目录中)，如果环境变量LM_LICENSE_FILE没有设置，可以编辑C盘根目录下自动批处理文件Autoexec.bat，加如下一行：SET LM_LICENSE_FILE=C：FNDTNDATA 当然，LICENSE.DAT可以放在任何目录中，只是安装程序一般将LM_LICENSE_FILE环境变量设置成安装目录的DATA子目录。如果路径已经设好，如LM_LICENSE_FILE=C：FLEXLMLICENSE.DAT，则用文本编辑器将Xilinx提供的LICENSE文件内容追加到C：FLEXLMLICENSE.DAT文件内即可。第4章 常用EDA工具软件操作指南4.3.2 Foundation工程设计流程工程设计流程 Foundation 有两种主设计类型：原理图方式和HDL方式，相对应的有两种设计流程。1原理图输入方式设计流程原理图输入方式设计流程 原理图主输入方式的设计流程如图4.26所示，各步工作由项目管理器统一管理。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.26 原理图输入方式设计流程第4章 常用EDA工具软件操作指南 (1)编辑原理图和生成网表：利用Xilinx提供的符号库，在原理图编辑器中设计系统原理图。原理图设计好后，在原理图编辑器选择菜单“Options”“Create Netlist”即可生成网表。若省略这一步，在进行下一步操作时，项目管理器会询问是否生成网表。(2)软件到硬件的实现：要将设计的软件系统实现到具体芯片，包括一系列的操作。其具体的顺序是：转换(Translate)映射(Map)放置和布线(Place&Route)时序分析(Timing)配置(Configure)。最后生成可以写到具体芯片的目标文件中。第4章 常用EDA工具软件操作指南 (3)有关仿真及分析：逻辑仿真器(Logic Simulator)支持4种类型的仿真。其中功能仿真用来验证系统的逻辑功能是否正确；时序仿真是经适配到选定的芯片后进行的仿真验证，它将模拟芯片的实际动作，其仿真时间模型很严格，模型将门级延时计算在内，可以分析出竞争和冒险，经过时序仿真验证过的设计基本上与实际电路相一致；时序分析是验证芯片中电路可能的工作速度，分析引脚之间及内部信号之间的时间延时，初步确定芯片中电路的工作性能。(4)芯片编程：在经过各种仿真验证之后，可以将生成的目标文件写到芯片中去，以实现对芯片的实际配置，实现所需要的功能。第4章 常用EDA工具软件操作指南 2.硬件描述语言输入方式设计流程硬件描述语言输入方式设计流程 硬件描述语言(HDL)作为主设计输入的流程如图4.27所示。该主设计输入方式的设计流程中仅有一项与原理图主设计输入流程不同。在HDL主设计输入流程中的“逻辑综合”，对应地在原理图主设计流程中是“生成网表”。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.27 HDL主设计输入流程第4章 常用EDA工具软件操作指南4.3.3 VHDL设计操作指南设计操作指南 为了使读者掌握Foundation的VHDL设计操作，下面介绍一个4位二进制的加法器的VHDL设计和测试的全过程。本设计采用的目标器件为低成本、高性能的Spartan系列芯片，容量等效于5 000个逻辑门的XCS05-3-PC84。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.28 设置新工程信息对话框第4章 常用EDA工具软件操作指南 1.创建新工程创建新工程 设该新工程为ADDER4B，在创建新工程ADDER4B之前，首先需为本设计工程建立一个空的目录，如“E:XLINEXAM”。运行Foundation，进入Foundation 项目管理器后，会出现一个项目管理器对话框。在对话框中选中“Create a New Project”，然后按下“OK”按钮，出现如图4.28所示的新工程设置对话框。在此对话框中输入工程名“ADDER4B”及目录名(也可选择其他目录，根据具体情况而定)，然后选中“HDL”单选按钮。按下“OK”按钮，新工程设置完毕。建立新工程也可直接点击“File”“New Project”，产生“New Project”。第4章 常用EDA工具软件操作指南 2创建创建HDL源文件源文件 1)进入HDL编辑器 在Foundation项目管理器中，按“Flow”后在显示的流程图中按“Design Entry”栏中最左侧的按钮，进入HDL编辑(HDL Editor)。出现如图4.29所示的对话框，选中“Create Empty”(创建空文档)，按下“OK”按钮后进入HDL编辑器主界面。2)输入例4.3.1所示的源程序并将其保存 在HDL编辑器中输入以下VHDL源程序，然后选择菜单“File”“Save”，在对话框中填入文件名“ADDER4B.VHD”，按下“保存”按钮，ADDER4B.VHD立即保存到工程所在的目录中。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.29 进入HDL编辑器后显示的对话框第4章 常用EDA工具软件操作指南【例【例4.3.1】四位二进制加法器的源程序ADDER4B.VHD。LIBRARY IEEE；USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL；USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL；ENTITY ADDER4B IS PORT(A：IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)；B：IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)；C：OUT STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0)；END ADDER4B；ARCHITECTURE ART OF ADDER4B IS SIGNAL AA，BB：STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0)；BEGIN AA=0&A；BB=0&B；C=AA+BBEND ARCHITECTUR EART；第4章 常用EDA工具软件操作指南 (3)将源程序文件加到工程中。选择菜单“Project”“Add to Project”，可将ADDER4B.VHD 添加到工程文件中。关闭HDL编辑器，回到Foundation项目管理器中，可以发现层次浏览窗口中已经存在ADDER4B.VHD。注意，已经加到工程中的文件不能再次添加。对于由多个VHDL文件组成的设计也是以上述相同的方式进入HDL编辑器，然后存进同一目录中，并通过“Add to Project”选项加入到同一工程中。必须保证输入的VHDL源程序的正确性，因为在发送添加到工程命令时，Foundation管理器自动调用语法检查器对当前新加入的源程序文件ADDER4B.VHD进入语法检查。如果语法检查通不过，需修改源程序，以排除其中的错误，然后再选择菜单“Synthesis”“Check Syntax”，再次进行语法检查。第4章 常用EDA工具软件操作指南 3逻辑综合逻辑综合 逻辑综合的作用是将ADDER4B.VHD编译后，为ADDER4B选择一个电路实现方案，然后为此方案生成一个电路网表。1)启动综合过程 在Foundation项目管理器中，按下“Flow”，在显示的流程图中按下“Synthesis”栏中最左侧的按钮，启动综合器。此时，首先会弹出如图4.30所示的对话框，提示设置综合时需要的信息。在此要注意“Version”的选择，要根据主窗口界面左侧的“Versions”显示的当前设计版本。在图4.30的“Version”栏中填入恰当的ver1、ver2或ver3等。后面需要为ADDER4B的输入/输出端指定芯片引脚，因此，如图4.30所示对话框中的选项“Edit Synthesis/Implementation Constraints”一定要选中。此外，对于“Speed”和“Area”项要作恰当的选择。第4章 常用EDA工具软件操作指南 2)目标器件的选择及引脚锁定目标器件的选择及引脚锁定 首先要选择目标器件，可以作如图4.30所示的选择。结束后，按下“Run”按钮，会出现如图4.31所示的窗口，可以在其中定义芯片引脚。将下面的滚动条拖到右边“Pad Loc”一栏，即可进行引脚定义。鼠标单击要设置的输出名所对应的方格，可以输入引脚号，双击则可以修改。引脚号码的格式是“P号码”，如P5表示芯片封装的第5引脚。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.30 设置综合信息第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.31 定义芯片引脚第4章 常用EDA工具软件操作指南 注意，如果在综合成功后，还需要修改芯片引脚定义(如图4.32所示)，可以在Foundation 项目管理器的版本管理“Versions”一栏中，在“Verl-SPARTAN-S05PC84-3字串上按鼠标右键，再点击“Edit Constrains”，同样可以弹出如图4.31所示的窗口，操作方法与上面所述相同。引脚定义结束后，按图4.31所示的“OK”按钮，Foundation即按刚才的设置来优化设计。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.32 在综合后，修改引脚定义第4章 常用EDA工具软件操作指南 4功能仿真功能仿真 综合后生成的网表可供功能仿真用。这里简要说明仿真器进行功能仿真的操作过程。1)启动仿真器 在Foundation项目管理器中，按下“Flow”，在显示的流程图中按下“Simulation”，即进入逻辑仿真器，此时逻辑仿真自动设置为功能仿真状态。第4章 常用EDA工具软件操作指南 2)加入信号 在逻辑仿真器中，选择菜单命令 Signal Add Signal，出现如图4.33所示的子窗口。首先用鼠标选中 Signal Selection 一栏中信号名，然后按下 Add按钮，选中的信号会立即加到Waveform Viewer 0子窗口中，重复操作直到加完所有所需信号。也可按住“Ctrl”键后，用鼠标选中多个信号，按 Add铵钮，这些选中的信号将被同时加到“Waveform Viewer 0子窗口中。信号添加完后，按Close按钮关闭Component Selection for Waveform Viewer 0子窗口。第4章 常用EDA工具软件操作指南 如图4.33所示，加入了信号(A3，A0)、(B3，B0)和(C4，C0)。注意，这里的信号表示形式是总线形式，(A3，A0)表示由A3、A2、A1、A0组成的总线信号。在本例中，用总线信号形式进行仿真特别方便。按下Add按钮后，信号立即加入到波形浏览器中，按 Close 按钮关闭添加信号窗口。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.33 加入信号窗口第4章 常用EDA工具软件操作指南 3)设置输入波形 选择菜单命令 WaveformEdit，出现如图4.34所示的标题为“Test Vector State Selection的工具窗口。其上面各按钮的意义如表4.2所示。图4.34 编辑输入波形第4章 常用EDA工具软件操作指南表表4.2 “Test Vector State Selection”工具窗口各按钮的意义工具窗口各按钮的意义按 钮 名意 义Low此按钮将波形观察窗口选中的块设为低电平High此按钮将波形观察窗口选中的块设为高电平Unkn_X此按钮将波形观察窗口选中的块设为不确定状态High_Z此按钮将波形观察窗口选中的块设为高阻态Del此按钮删除波形观察窗口选中的块的值Bus此按钮将波形观察窗口中选中的Bus类型信号的值设为“Bus State”文本框中的值第4章 常用EDA工具软件操作指南 要输入信号的值，需先定义一个块。定义块的方法是：将鼠标放到块的首位置，按下鼠标左键，拖动鼠标到块的末位置，松开鼠标左键。如图4.34所示，选中的块是灰色的。定义了一个块后，按 Test Vector State Selection工具窗口中相应的按钮，即可设置当前块的值。例如，按下 High按钮，则当前选中的块的值变为高电平。根据上面所述方法，为(A3，A0)及(B3，B0)设置如图4.34所示的输入波形。设置总线表示方式的输入波形的方法是：首先在波形浏览窗口中将要编辑的部分波形定义成一个块，在 Bus按钮右面的输入框中输入一个数值作为总线信号的新值(十六进制形式)，然后按下 Bus按钮，即可更改所定义的块中总线信号的值。第4章 常用EDA工具软件操作指南 4)单步仿真 如图4.35所示，用鼠标重复点击 Simulation Step 按钮(在Tools选项下方的双脚印按钮处)进行单步仿真，每按一下，仿真过程执行一步，仿真器即画出输出信号的波形。在本例中使用仿真器默认值，每步执行50 ns，出现图4.35所示的仿真输出波形。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.35 功能仿真的输入/输出波形第4章 常用EDA工具软件操作指南 5软件到硬件的设计实现软件到硬件的设计实现 1)启动实现过程 在Foundation 项目管理中，按下“Flow”，在显示的流程图中按“Implementation”，启动实现过程。首先出现如图4.30所示的对话框，在此对话框中按下 Options按钮，出现图4.36所示的 Options(选项)对话框。第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.36 实现选项对话框第4章 常用EDA工具软件操作指南 2)设置实现选项 在如图4.36所示的对话框中，“Optional Targets一组中的两个选项 Produce Timing Simulation Data(产生时序仿真数据)和 Produce Configuration Data(产生配置数据)都要选上。然后在此对话框中按“OK”按钮，返回如图4.37所示的对话框。第4章 常用EDA工具软件操作指南 3)进入流程引擎 在如图4.37所示的对话框中按下 Run 按钮，进入流程引擎(Flow Engine，图4.38)，流程引擎负责完成整个实现过程。图4.37 设置实现信息第4章 常用EDA工具软件操作指南图4.38 处理流程显示窗第4章 常用EDA工具软件操作指南 在完成上面的步骤后，Foundation出现流程引擎(Flow Engine)窗口，表示已经进入实现过程。实现过程的步骤如表4.3所示。在执行一个子过程时，其图标下面的状态框显示 Running，表示正在运行。每完成一个子过程，相应子过程下面的状态框会显示Completed，其右面的箭头变成黑色。当如图4.38所示的 Configure子过程下面的状态显示为 Completed 时，表示实现过程已经正常结束，生成了供时序仿真和编程用的文件。第4章 常用EDA工具软件操作指南表表4.3 实现过程步骤实现过程步骤子 过 程注 解Translate(转换)合并所有的输入网表Map(映射)映射本设计到Xilinx FPGAPlace&Route(放置和布线)把逻辑放置和布线到目标器件中Timing(时序)时序分析，生成时序信息Configure(配置)生成可供编程用的目标器件配置文件第4章 常用EDA工具软件操作指南 在实现过程中，如果前面的原理图输入不正确，实现过程将终止，并提示用户查看出错信息。出错信息种类很多，在本例中一旦遇到出错，请检查并修正原理图。排错之后，重新执行上面所示的全过程。第4章 常用EDA工具软件操作指南 6系统的时序仿真系统的时序仿真 在Foundation项目管理器中，按下流程图中“Verification”栏中左边的按钮，进入时序仿真器。时序仿真与功能仿真的操作方法相同，仿真的结果如图4.35所示。ADDER4B经过时序仿真验证之后，若确认已经达到所期望的逻辑功能，就可以对目标芯片进行编程了。第4章 常用EDA工具软件操作指南 7.芯片编程下载芯片编程下载 以上各步骤通过后，按流程图中的“Programming”栏中左边的按钮，项目管理器运行硬件调试器(Hardware Debugger)对芯片进行编程。在此之前，下载线应该连好。硬件调试器在运行时