Xilinx ISE 9.X FPGA/CPLD設(shè)計指南

第1章　FPGA設(shè)計簡介　1
1.1　FPGA結(jié)構(gòu)簡介　2
1.1.1　總體結(jié)構(gòu)　2
1.1.2　可配置邏輯塊CLB　3
1.1.3　輸入輸出模塊(Input/Output Block)　6
1.1.4　塊RAM(BlockRAM)　9
1.2　最新FPGA產(chǎn)品──Virtex-5　10
1.2.1　Virtex-5的特點　10
1.2.2　Virtex-5 LX/LXT平臺簡介　12
1.2.3　Virtex-5核心技術(shù)　15
1.3　Virtex-5應(yīng)用簡介　18
1.3.1　使用Virtex-5解決設(shè)計難題　18
1.3.2　有線應(yīng)用　21
1.3.3　無線通信　22
1.3.4　廣播解決方案　23
1.3.5　PCI Express設(shè)計　24
1.4　實踐──探索FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)　25
1.4.1　瀏覽總體資源　25
1.4.2　探索資源細節(jié)　27
1.5　FPGA核心設(shè)計流程　30
1.6　FPGA設(shè)計工具簡介　32
1.6.1　Xilinx FPGA設(shè)計必備工具──ISE　32
1.6.2　Xilinx FPGA設(shè)計可選工具　35
1.6.3　嵌入式開發(fā)套件──EDK　36
1.6.4　Xilinx FPGA的DSP設(shè)計工具　36
1.6.5　最常用的FPGA仿真工具──ModelSim　37
1.7　實踐──運行第一個ISE實例　39
1.8　Xilinx FPGA設(shè)計資源　44
1.8.1　Virtex-5相關(guān)文檔　44
1.8.2　ISE文檔　45
1.8.3　應(yīng)用指南　48
1.9　小結(jié)　48
1.10　問題與思考　49
第2章　ISE集成開發(fā)環(huán)境示例　51
2.1　示例背景　51
2.2　新建工程　52
2.3　新建源代碼　55
2.3.1　新建Verilog源代碼　55
2.3.2　新建VHDL源代碼　60
2.4　設(shè)計仿真　63
2.5　完成設(shè)計　68
2.6　時序約束　70
2.7　設(shè)計實現(xiàn)以及驗證時序約束　73
2.8　位置約束以及重新實現(xiàn)　74
2.9　配置FPGA　76
2.10　使用Core Generator實現(xiàn)設(shè)計　81
2.11　小結(jié)　86
2.12　問題與思考　86
第3章　仿真工具　87
3.1　ModelSim的用戶接口　89
3.1.1　行為仿真　92
3.1.2　時序仿真　95
3.2　ModelSim仿真窗口綜述　97
3.2.1　主窗口　97
3.2.2　數(shù)據(jù)流窗口　98
3.2.3　列表窗口　100
3.2.4　存儲器窗口　102
3.2.5　進程窗口　102
3.2.6　對象窗口　103
3.2.7　源文件窗口　103
3.2.8　實例化窗口　104
3.2.9　波形窗口　104
3.3　仿真環(huán)境的建立　106
3.3.1　各仿真切入點需要的庫文件　106
3.3.2　仿真庫的命名　107
3.3.3　仿真庫文件說明　107
3.3.4　庫文件編譯　108
3.4　一個簡單的仿真示例　113
3.4.1　在ModelSim環(huán)境下進行仿真　113
3.4.2　在ISE集成環(huán)境中進行仿真　121
3.5　ModelSim中的調(diào)試方法　123
3.5.1　源文件窗口調(diào)試　124
3.5.2　波形窗口調(diào)試　126
3.5.3　數(shù)據(jù)流窗口調(diào)試　129
3.5.4　存儲器窗口調(diào)試　133
3.5.5　局部變量窗口調(diào)試　136
3.5.6　列表窗口調(diào)試　139
3.6　ModelSim的其他常用操作　141
3.6.1　自動仿真　141
3.6.2　WLF文件　143
3.6.3　波形比較　146
3.6.4　SDF文件　150
3.6.5　VCD文件　151
3.7　ISim的示例演示　154
3.8　小結(jié)　154
3.9　問題與思考　155
第4章　邏輯綜合以及Xplorer　157
4.1　XST綜述　157
4.1.1　XST綜合屬性設(shè)置　158
4.2　Xplorer　169
4.2.1　Xplorer概述　169
4.2.2　Xplorer的工作模式　170
4.3　小結(jié)　172
4.4　問題與思考　172
第5章　約束　173
5.1　概述　173
5.2　時序約束　175
5.2.1　周期約束(PERIOD約束)　175
5.2.2　偏移約束(OFFSET約束)　178
5.2.3　專門約束　181
5.3　分組約束　184
5.3.1　TNM約束　184
5.3.2　TNM_NET約束　187
5.3.3　TIMEGRP約束　187
5.3.4　TPTHRU約束　188
5.3.5　TPSYNC約束　188
5.4　約束編輯器──Constraints Editor　189
5.4.1　Constraints Editor的用戶界面　189
5.4.2　附加全局約束　190
5.4.3　附加端口約束　192
5.4.4　附加分組約束和時序約束　193
5.4.5　附加專用約束　197
5.5　引腳與區(qū)域約束編輯器──PACE　198
5.5.1　PACE的用戶界面　199
5.5.2　附加區(qū)域約束　202
5.5.3　附加I/O引腳約束　203
5.6　約束文件　204
5.6.1　約束文件的概念　204
5.6.2　UCF、NCF文件的基本語法規(guī)則　205
5.7　小結(jié)　207
5.8　問題與思考　207
第6章　配置和運行FPGA設(shè)計　209
6.1　概述　209
6.2　FPGA配置簡介　210
6.2.1　FPGA的配置模式　210
6.2.2　FPGA的配置流程　212
6.2.3　FPGA配置電路簡介　214
6.3　配置文件的種類　218
6.4　iMPACT的使用　220
6.4.1　iMPACT的用戶界面　220
6.4.2　用iMPACT下載配置文件　223
6.5　System ACE配置方案簡介　230
6.6　小結(jié)　232
6.7　問題與思考　233
第7章　在線邏輯分析儀ChipScope Pro　235
7.1　概述　235
7.2　ChipScope Pro簡介　237
7.3　ChipScope Pro的使用流程　239
7.4　ChipScope Pro Core Inserter 應(yīng)用實例　241
7.5　ChipScope Pro Analyzer　247
7.6　ChipScope Pro Serial IO Toolkit　252
7.6.1　RocketIO Multi-Gigabit簡介　253
7.6.2　使用ChipScope Pro Serial IO Toolkit　254
7.7　小結(jié)　257
7.8　問題與思考　257
第8章　其他ISE集成工具　259
8.1　布局規(guī)劃器──Floorplanner　259
8.1.1　布局規(guī)劃器的用戶界面　259
8.1.2　布局規(guī)劃器的特點及作用　261
8.1.3　布局規(guī)劃設(shè)計流程　262
8.1.4　設(shè)計示例　264
8.2　FPGA底層編輯器──FPGA Editor　270
8.2.1　FPGA底層編輯器的用戶接口　270
8.2.2　FPGA底層編輯器的作用　271
8.2.3　FPGA底層編輯器輸入輸出文件　273
8.2.4　FPGA底層編輯器的工作流程　273
8.2.5　使用FPGA底層編輯器的預(yù)備知識　273
8.2.6　設(shè)計示例　276
8.3　功耗評估工具XPower　281
8.3.1　XPower綜述　281
8.3.2　XPower的用戶界面　282
8.3.3　用XPower分析功耗　284
8.4　時序分析器──Timing Analyzer　287
8.4.1　時序分析器的用戶界面　288
8.4.2　時序分析中需要主要的問題　289
8.4.3　時序分析在設(shè)計流程中的位置　290
8.4.4　時序分析器中的基本時序路徑　291
8.4.5　時序分析器的使用方法　298
8.5　小結(jié)　301
8.6　問題與思考　302
第9章　基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計　303
9.1　PicoBlaze嵌入式系統(tǒng)示例　303
9.1.1　PicoBalze嵌入式演示系統(tǒng)描述　303
9.1.2　PicoBlaze演示系統(tǒng)各模塊說明　304
9.1.3　PicoBlaze匯編語言與KCPSM3編譯器　309
9.1.4　KCPSM3語法基本結(jié)構(gòu)　311
9.1.5　示例程序說明　311
9.1.6　系統(tǒng)集成　315
9.2　MicroBlaze嵌入式系統(tǒng)示例　315
9.2.1　EDK工具介紹　316
9.2.2　MicroBlaze嵌入式系統(tǒng)示例描述　316
9.2.3　嵌入式系統(tǒng)示例程序各模塊介紹　316
9.2.4　建立工程　317
9.2.5　向工程添加IP核　321
9.2.6　導(dǎo)入定制IP　324
9.2.7　MHS和MSS文件　328
9.2.8　綜合,生成下載BIT文件　330
9.2.9　建立應(yīng)用程序　332
9.2.10　編譯應(yīng)用軟件并直接初始化到內(nèi)存中　333
9.2.11　演示程序函數(shù)　334
9.3　參考資料與網(wǎng)上資源　336
9.4　小結(jié)　337
9.5　問題與思考　337
第10章　ISE實戰(zhàn)──I2C接口設(shè)計　339
10.1　I2C總線簡介　339
10.1.1　I2C總線上的數(shù)據(jù)傳輸　341
10.1.2　I2C總線尋址　343
10.1.3　時鐘同步與仲裁　344
10.1.4　I2C協(xié)議的擴展　346
10.2　I2C總線應(yīng)用實例──AT24C系列EEPROM　346
10.2.1　AT24C02概述　346
10.2.2　寫操作　347
10.2.3　讀操作　348
10.2.4　AT24C在IC卡中的應(yīng)用簡介　349
10.3　I2C總線控制器設(shè)計詳解　349
10.3.1　I2C總線控制器總體描述　350
10.3.2　μC接口設(shè)計　351
10.3.3　I2C接口設(shè)計　357
10.3.4　混合仿真驗證　368
10.3.5　上板調(diào)試　376
10.4　小結(jié)　376
10.5　問題與思考　376