FPGA基本设计流程.ppt

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1、原理图/VHDL文本编辑综合FPGA/CPLD适配FPGA/CPLD编程下载编程下载FPGA/CPLD器件和电路系统时序与功能门级仿真1、功能仿真、功能仿真2、时序仿真、时序仿真逻辑综合器逻辑综合器结构综合器结构综合器1、isp方式下载方式下载 2、JTAG方式下载方式下载 3、针对、针对SRAM结构的配置结构的配置 4、OTP器件编程器件编程 功能仿真功能仿真1、FPGACPLD设计流程设计流程应用应用FPGA/CPLD的的EDA开发流程开发流程:1.1 设计输入设计输入(原理图原理图HDL文本编辑文本编辑)1.1.图形输入图形输入 图图形形输输入入 原理图输入原理图输入 状态图输入状态图输

2、入 波形图输入波形图输入2.HDL文本输入文本输入1.1 设计输入设计输入(原理图原理图HDL文本编辑文本编辑)这这种种方方式式与与传传统统的的计计算算机机软软件件语语言言编编辑辑输输入入基基本本一一致致。就就是是将将使使用用了了某某种种硬硬件件描描述述语语言言(HDL)(HDL)的的电电路路设设计计文文本本，如如VHDLVHDL或或VerilogVerilog的的源源程程序序，进进行行编辑输入。编辑输入。可可以以说说，应应用用HDLHDL的的文文本本输输入入方方法法克克服服了了上上述述原原理理图图输输入入法法存存在在的的所所有有弊弊端端，为为EDAEDA技技术术的的应应用用和和发展打开了一个

3、广阔的天地。发展打开了一个广阔的天地。1.2 综合综合 整整个个综综合合过过程程就就是是将将设设计计者者在在EDAEDA平平台台上上编编辑辑输输入入的的HDLHDL文文本本、原原理理图图或或状状态态图图形形描描述述，依依据据给给定定的的硬硬件件结结构构组组件件和和约约束束控控制制条条件件进进行行编编译译、优优化化、转转换换和和综综合合，最最终终获获得得门门级级电电路路甚甚至至更更底底层层的的电电路路描描述述网网表表文文件件。由由此此可可见见，综综合合器器工工作作前前，必必须须给给定定最最后后实实现现的的硬硬件件结结构构参参数数，它它的的功功能能就就是是将将软软件件描描述述与与给给定定的的硬硬件

4、件结结构构用用某某种种网网表表文文件件的方式对应起来，成为相应互的映射关系。的方式对应起来，成为相应互的映射关系。1.3 适配适配 适配器也称结构综合器，它的功能是将由综合器产生的适配器也称结构综合器，它的功能是将由综合器产生的网表文件配置于指定的目标器件中，使之产生最终的下载文网表文件配置于指定的目标器件中，使之产生最终的下载文件，如件，如JEDECJEDEC、JamJam格式的文件。适配所选定的目标器件格式的文件。适配所选定的目标器件(FPGA/CPLD(FPGA/CPLD芯片芯片)必须属于原综合器指定的目标器件系列。必须属于原综合器指定的目标器件系列。逻辑综合通过后必须利用适配器将综合后

5、网表文件针对某逻辑综合通过后必须利用适配器将综合后网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作，其中包括底层器件配一具体的目标器件进行逻辑映射操作，其中包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化、逻辑布局布线操作。适配完成后置、逻辑分割、逻辑优化、逻辑布局布线操作。适配完成后可以利用适配所产生的仿真文件作精确的时序仿真，同时产可以利用适配所产生的仿真文件作精确的时序仿真，同时产生可用于编程的文件。生可用于编程的文件。1.4 时序仿真与功能仿真时序仿真与功能仿真时序仿真功能仿真 就是接近真实器件运行特性的仿真，就是接近真实器件运行特性的仿真，仿真文件中己包含了器件硬件特性参数，仿真文件中己包含了器件

6、硬件特性参数，因而，仿真精度高。因而，仿真精度高。是直接对是直接对VHDL、原理图描述或其他、原理图描述或其他描述形式的逻辑功能进行测试模拟，以了解描述形式的逻辑功能进行测试模拟，以了解其实现的功能是否满足原设计的要求的过程，其实现的功能是否满足原设计的要求的过程，仿真过程不涉及任何具体器件的硬件特性。仿真过程不涉及任何具体器件的硬件特性。1.5 编程下载编程下载 通通常常，将将对对CPLDCPLD的的下下载载称称为为编编程程(Program)(Program)，对对FPGAFPGA中中的的SRAMSRAM进进行行直直接接下下载载的的方方式式称称为为配配置置(Configure)(Config

7、ure)，但但对对于于OTP OTP FPGAFPGA的下载和对的下载和对FPGAFPGA的专用配置的专用配置ROMROM的下载仍称为编程。的下载仍称为编程。FPGAFPGA与与CPLDCPLD的的辨辨别别和和分分类类主主要要是是根根据据其其结结构构特特点点和和工工作作原原理。通常的分类方法是：理。通常的分类方法是：C 将将以以乘乘积积项项结结构构方方式式构构成成逻逻辑辑行行为为的的器器件件称称为为CPLDCPLD，如如LatticeLattice的的 ispLSIispLSI系系 列列、XilinxXilinx的的 XC9500XC9500系系 列列、AlteraAltera的的MAX700

8、0SMAX7000S系列和系列和Lattice(Lattice(原原VantisVantis)的的MachMach系列等。系列等。C 将将以以查查表表法法结结构构方方式式构构成成逻逻辑辑行行为为的的器器件件称称为为FPGAFPGA，如如XilinxXilinx的的SPARTANSPARTAN系列、系列、AlteraAltera的的FLEX10KFLEX10K或或ACEX1KACEX1K系列等。系列等。1.6 硬件测试硬件测试 最后是将含有载入了设计的最后是将含有载入了设计的FPGAFPGA或或CPLDCPLD的硬件系统进行统一的硬件系统进行统一测试，以便最终验证设计项目在测试，以便最终验证设计

9、项目在目标系统上的实际工作情况，以目标系统上的实际工作情况，以排除错误，改进设计。排除错误，改进设计。设计流程归纳步骤1：建立工作库文件夹步骤2：输入设计项目原理图/VHDL代码步骤3：存盘，注意原理图/文本取名步骤4：将设计项目设置成Project步骤5：选择目标器件步骤6：启动编译步骤7：建立仿真波形文件步骤8：仿真测试和波形分析步骤9：引锁定并编译步骤10：编程下载/配置步骤11：硬件测试n减少对器减少对器件的触摸件的触摸和损伤和损伤n不计较器不计较器件的封装件的封装形式形式n允许一般的允许一般的存储存储n样机制造方样机制造方便便n支持生产和支持生产和测试流程中测试流程中的修改的修改n允

10、许现场硬允许现场硬件升级件升级n迅速方便地迅速方便地提升功能提升功能未编程前先焊未编程前先焊接安装接安装系统内编程系统内编程-ISP在系统现场重在系统现场重编程修改编程修改2、PLD/FPGA的编程下载：此接口既可作编此接口既可作编程下载口，也可作程下载口，也可作JTAG接口接口 ALTERA 的 ByteBlaster（MV）下载接口CPLD的的JTAG方式编程方式编程图图3-47 CPLD编程下载连接图编程下载连接图TCK、TDO、TMS、TDI为为CPLD的的JTAG口口对CPLD编程FPGA的的JTAG/AS方式编程方式编程PLD/FPGA的器件结构请参见网页“PLD/FPGA基本原理”主系统通用10针标准配置/下载接口目标板10针标准配置接口PIN1OTP配置器件配置器件插座插座