FPGA系統(tǒng)設(shè)計與實踐

基于ISE5.2的實行設(shè)計第1頁，共26頁。5.2基于ISE5.2的實行設(shè)計通過了綜合后，下一步是實行設(shè)計（ImplementDesign）。實行也叫做布局布線（Place&Route）。Place&Route的作用是將綜合生成的EDIF放入目標器件中，并且按照用戶約束文件進行布局和布線，從而達到設(shè)計要求。本節(jié)將介紹使用ISE5.2進行用戶約束，然后實行設(shè)計。第2頁，共26頁。5.2.1用戶約束

要進行實行前的約束，首先必須建立約束文件，這一點與低版本的ISE是不同的。所以，將低版本ISE中建立的工程拿到ISE5.2時必須重新建立一個用戶約束文件，設(shè)計約束內(nèi)容。1.建立用戶約束文件（UCF）第3頁，共26頁。新建用戶約束文件選擇ImplementationConstraintsFile下一步第4頁，共26頁。選擇關(guān)聯(lián)文件完成創(chuàng)建第5頁，共26頁。2.時序約束和引腳約束選中約束文件該窗口中的變化如下選中時序約束第6頁，共26頁。第7頁，共26頁。2.時序約束和引腳約束從上圖中可以看到窗口中有4個選項，其中Global選項主要進行的是Clock約束（時鐘約束）。一般來說，一個系統(tǒng)中都存在一個以上的Clock，對Clock的約束同時是對整個系統(tǒng)的約束，這個約束一般不要定得太嚴格，不是約束得越嚴格，實行后的電路運行的頻率越高。有時候由于過分的要求，可能導(dǎo)致實行無法滿足要求，反而使系統(tǒng)更糟糕。第8頁，共26頁。2.時序約束和引腳約束①Period是時鐘周期，即指定時鐘運行的頻率。②PadtoSetup指的是輸入引腳延遲時間（InputPadDelayTime）與第一級寄存器的建立時間(FistFlip-FlopSetupTime)之和。③ClocktoPad是指最后一級寄存器數(shù)據(jù)建立時間和輸出引腳延遲時間之和。適當?shù)貙@三個參數(shù)進行設(shè)置，可以使布局布線工具有效地提高系統(tǒng)的運行頻率。第9頁，共26頁。選中clk選擇約束方式第10頁，共26頁。設(shè)置時間選擇時間單位設(shè)置高電平時間第11頁，共26頁。PadtoSetup約束

第12頁，共26頁。ClocktoPad約束第13頁，共26頁。引腳約束

除了時鐘可以進行約束以外，輸入輸出引腳也可以進行相應(yīng)的約束，包括引腳鎖定和時序約束。

第14頁，共26頁。引腳鎖定時序約束第15頁，共26頁。引腳約束在實際的電路設(shè)計中，必須根據(jù)實際外圍電路的情況，進行芯片的整體設(shè)計，包括設(shè)計中定義的端口將與實際芯片的哪個引腳聯(lián)系起來，這個過程叫做引腳鎖定。第16頁，共26頁。引腳約束芯片中有些引腳是存在特定功能的，其他的引腳不具備這些特定功能，例如SpartanIIExc2s100e系列的芯片一共有4個全局時鐘引腳，這4個全局時鐘引腳是存在特定功能的引腳，其他引腳不可以替代，在設(shè)計中的clk必須鎖在這4個全局時鐘引腳中的一個上。一些非特殊用途的引腳被稱為用戶（User）引腳，設(shè)計者可以根據(jù)具體需要安排這些引腳。

第17頁，共26頁。一般來說，一個系統(tǒng)中都存在一個以上的Clock，對Clock的約束同時是對整個系統(tǒng)的約束，這個約束一般不要定得太嚴格，不是約束得越嚴格，實行后的電路運行的頻率越高。對于輸出引腳，只能對其進行ClocktoPad約束。②PadtoSetup指的是輸入引腳延遲時間（InputPadDelayTime）與第一級寄存器的建立時間(FistFlip-FlopSetupTime)之和。2時必須重新建立一個用戶約束文件，設(shè)計約束內(nèi)容。建立用戶約束文件（UCF）2進行用戶約束，然后實行設(shè)計。在實際的電路設(shè)計中，必須根據(jù)實際外圍電路的情況，進行芯片的整體設(shè)計，包括設(shè)計中定義的端口將與實際芯片的哪個引腳聯(lián)系起來，這個過程叫做引腳鎖定。所以有必要查看實行后的時序報告。芯片中有些引腳是存在特定功能的，其他的引腳不具備這些特定功能，例如SpartanIIExc2s100e系列的芯片一共有4個全局時鐘引腳，這4個全局時鐘引腳是存在特定功能的引腳，其他引腳不可以替代，在設(shè)計中的clk必須鎖在這4個全局時鐘引腳中的一個上。要進行實行前的約束，首先必須建立約束文件，這一點與低版本的ISE是不同的。2進行用戶約束，然后實行設(shè)計。一些非特殊用途的引腳被稱為用戶（User）引腳，設(shè)計者可以根據(jù)具體需要安排這些引腳。此設(shè)計使用了一個全局時鐘引腳，6個IOB，8個SLICE和一個全局時鐘。設(shè)置好的引腳約束設(shè)置選中需要實行的文件，使其處于高亮狀態(tài)。引腳約束引腳約束中還包括PadtoSetup和ClocktoPad約束。對于輸入引腳，只能對其進行PadtoSetup約束。對于輸出引腳，只能對其進行ClocktoPad約束。同樣可以通過EditPadtoSetup或EditClocktoPad設(shè)置PadtoSetup和ClocktoPad約束。

第18頁，共26頁。2進行用戶約束，然后實行設(shè)計。選擇ImplementationConstraintsFile要進行實行前的約束，首先必須建立約束文件，這一點與低版本的ISE是不同的。如果實行成功，ImplementDesign圖標左邊會出現(xiàn)，實行失敗為，如果有某種警告則出現(xiàn)。從上圖中可以看到窗口中有4個選項，其中Global選項主要進行的是Clock約束（時鐘約束）。所以有必要查看實行后的時序報告。一些非特殊用途的引腳被稱為用戶（User）引腳，設(shè)計者可以根據(jù)具體需要安排這些引腳。引腳約束中還包括PadtoSetup和ClocktoPad約束。同樣可以通過EditPadtoSetup或EditClocktoPad設(shè)置PadtoSetup和ClocktoPad約束。此設(shè)計使用了一個全局時鐘引腳，6個IOB，8個SLICE和一個全局時鐘。如果發(fā)現(xiàn)錯誤，實行無法通過。引腳約束中還包括PadtoSetup和ClocktoPad約束。PadtoSetup約束設(shè)置好的引腳約束設(shè)置

第19頁，共26頁。5.2.2實行設(shè)計

進行有效的實行約束后，便可以實行設(shè)計了，實行與綜合一樣可以由工具自動完成。實行的時候，工具會優(yōu)先考慮用戶約束文件中的約束，以達到設(shè)計的要求。

第20頁，共26頁。5.2.2實行設(shè)計選中需要實行的文件，使其處于高亮狀態(tài)。然后雙擊ProcessForCurrentSources

窗口中的ImplementDesign

圖標。如果實行成功，ImplementDesign圖標左邊會出現(xiàn)，實行失敗為，如果有某種警告則出現(xiàn)。如果發(fā)現(xiàn)錯誤，實行無法通過。如果發(fā)現(xiàn)警告，設(shè)計者應(yīng)該提高警惕。

第21頁，共26頁。5.2.3查看相關(guān)報告

實行通過后，并不一定能滿足設(shè)計的要求。所以有必要查看實行后的時序報告。ISE5.2提供的實行后的報告比較豐富，其中主要包括翻譯報告（TranslationReport）、布局報告（MapReport）、布局布線報告（Place&RouteReport）、異步延遲報告（AsynchronousDelayReport）和引腳報告（PadReport）。第22頁，共26頁。5.2.3查看相關(guān)報告Place&RouteReport提供了布局布線后的一些重要信息，下面將簡單介紹Place&RouteReport。

第23頁，共26頁。展開后的ImplementDesign子項

雙擊Place&RouteReport圖標。在編輯窗口中可以看到Place&RouteReport的內(nèi)容。第24頁，共26頁。前8行各個端