1、第4章 常用EDA工具軟件操作指南,4.1 Lattice ispEXPERT 操作指南 4.2 Altera MAX+plus II操作指南 4.3 Xilinx Foundation操作指南 習(xí)題,4.1 Lattice ispEXPERT 操作指南,4.1.1 ispEXPERT System的安裝 1. 系統(tǒng)需求 ispEXPERT System在PC機(jī)上運(yùn)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或與Pentium兼容的CPU。,(2) 16 MB內(nèi)存(適用于10

2、00、2000、3000和6000系列)，或32 MB內(nèi)存(適用于5000 V和8000系列)。推薦使用32 MB/64 MB以上內(nèi)存。 (3) 硬盤(pán)容量：典型安裝為160 MB，全部安裝為250 MB。 (4) SVGA 顯示器，分辨率為800600或以上。 (5) 若為L(zhǎng)SC_ADVANCED 用戶，應(yīng)通過(guò)E-mail向Latice公司申請(qǐng)授權(quán)，獲取有關(guān)的解密文件。,2. 系統(tǒng)安裝 (1) 安裝：運(yùn)行光盤(pán)根目錄“LATTICEispstr1.exe”安裝 ispEXPERT System.；運(yùn)行光盤(pán)根目錄“LATTICE ispstr2.exe”安裝ispEXPERT Compiler。安

3、裝時(shí)使用默認(rèn)選項(xiàng)。,(2) 解密：拷貝經(jīng)授權(quán)獲取的解密文件LFLXUTIL.DLL到安裝后的目錄“ispTOOLSISPCOMPBIN”和“ispTOOLSISPSYSBIN”中并覆蓋相同的文件；拷貝解密文件SYNDPM.EXE到安裝后的目錄“ispTOOLSISPSYSBIN”中并覆蓋相同的文件；拷貝解密文件SYNTA.EXE到安裝后的目錄“ispTOOLSISPSYSBIN”中并覆蓋相同的文件；拷貝解密文件LATLIC.DLL到安裝后的目錄“ispTOOLSSYNPLIFYBINMBIN”中并覆蓋相同的文件。 (3) 重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)。,4.1.2 原理圖的設(shè)計(jì)操作指南 在“程序”欄中選La

4、ttice Semiconductor ispEXPERT System“ispEXPERT System進(jìn)入“ispEXPERT System Project Navigator”主窗口(如圖4.1)，選擇“Window”“Schematic”菜單即可進(jìn)入原理圖的設(shè)計(jì)。,圖4.1 “ispEXPERT System Project Navigator”主窗口,1. 繪圖環(huán)境設(shè)置(Options) 繪圖之前，首先要進(jìn)行繪圖環(huán)境的設(shè)置。繪圖環(huán)境的設(shè)置，通過(guò)選擇原理圖編輯器主菜單中的“Options”下的各菜單項(xiàng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。常用的繪圖環(huán)境的設(shè)置項(xiàng)有兩個(gè)：圖形選項(xiàng)(Graphic Options)和優(yōu)先

5、選項(xiàng)(Preferences)。其各項(xiàng)目的設(shè)置選項(xiàng)及作用如圖4.2和圖4.3所示。,圖4.2 圖形選項(xiàng)的設(shè)置選項(xiàng)及作用,圖4.3 優(yōu)先選項(xiàng)的設(shè)置選項(xiàng)及作用,2圖形繪制(Add) 圖形繪制的基本單元操作選項(xiàng)如圖4.4所示。其中最常用的基本單元操作有調(diào)用系統(tǒng)庫(kù)中的元件符號(hào)(Symbol)，繪制直線(Wire)、弧(Arc)、圓(Circle)、矩型(Rectangle)和輸入文本(Text)等。繪制基本單元的操作方法是：先在子菜單/工具條中選中該操作項(xiàng)，再在繪圖的起點(diǎn)按住鼠標(biāo)至繪圖的終點(diǎn)松開(kāi)鼠標(biāo)即可。,圖4.4 圖形繪制的基本單元操作選項(xiàng),3圖形編輯(Edit) 圖形編輯主要是指對(duì)已存在的圖形進(jìn)行

6、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、內(nèi)復(fù)制、刪除、外拷貝等操作。各種操作項(xiàng)目如圖4.5所示。最基本的操作有已繪圖形的移動(dòng)(Move)、90度旋轉(zhuǎn)(Rotate)、鏡面旋轉(zhuǎn)(Mirror)、復(fù)制多用(圖形內(nèi))(Duplicate)、刪除(Delete)以及庫(kù)符號(hào)的編輯(Symbol)，已繪圖形的拷貝(對(duì)外)輸出(Copy)等。,圖4.5 圖形編輯的操作項(xiàng)目,移動(dòng)、內(nèi)復(fù)制、刪除的操作方法是：先在子菜單/工具條中選中該操作項(xiàng)，再用鼠標(biāo)點(diǎn)中或按住鼠標(biāo)用一個(gè)方框選中該操作對(duì)象后，松開(kāi)鼠標(biāo)或移動(dòng)/復(fù)制到指定的地方即可。 旋轉(zhuǎn)的操作方法是：先使被旋轉(zhuǎn)的對(duì)象處于移動(dòng)或復(fù)制多用狀態(tài)，再在子菜單/工具條中選中該操作項(xiàng)后，點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵即可

7、。,庫(kù)符號(hào)的編輯(Symbol)方法是：在子菜單/工具條中選中該操作項(xiàng)后，用鼠標(biāo)左鍵雙擊被編輯的符號(hào)即可進(jìn)入符號(hào)編輯狀態(tài)，再執(zhí)行相應(yīng)的與前類似的編輯操作。編輯完后應(yīng)注意存盤(pán)。 圖形的拷貝輸出操作方法是: 先在子菜單選中“Copy Image”操作項(xiàng)，再按住鼠標(biāo)用一個(gè)方框選中欲拷貝的圖形，最后在子菜單中選中“Copy”操作項(xiàng)即可。這時(shí)，在剪貼板中即保存了被拷貝的圖形。,4文件管理(File) 圖形繪制完后，應(yīng)進(jìn)行存盤(pán)保存。使用原理圖編輯器繪制的圖形，其文件的擴(kuò)展名為.SCH，要使用原理圖編輯器才能打開(kāi)該文件。,4.1.3 VHDL設(shè)計(jì)操作指南 為了使讀者能快速地掌握ispEXPERT基于VHDL

8、設(shè)計(jì)輸入方式的操作，下面將講解一個(gè)4位二進(jìn)制并行加法器的設(shè)計(jì)和測(cè)試全過(guò)程。,【例4.1.1】 4位二進(jìn)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位二進(jìn)制并行加法器 PORT(CIN：IN STD_LOGIC； -低位進(jìn)位 AIN： IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)； -4位加數(shù),BIN： IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)； -4位被加數(shù) SU

9、M： OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)； -4位和 CONT： OUT STD_LOGIC)； -進(jìn)位輸出 END ENTITY ADDER4B； 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,BIN,CIN,SUM,CONT PIN; -測(cè)試向量程序中，輸入/輸出信號(hào)不分開(kāi)寫(xiě)，也不特別注明誰(shuí)是輸入/輸出 X=.X. ; TEST_VECTORS,

10、(AIN,BIN,CIN -SUM,CONT); H9,HA,0 -X, X; HB,H1,1 -X, X; HA,H8,0 -X, X; HC,H5,1 -X, X; . END;,在“ispEXPERT System Project Navigator”主窗口中選擇“Source”“New”菜單，將彈出“New Source”對(duì)話框，選擇ABEL Test Vectors 類型。此時(shí)彈出“New File”對(duì)話框，在對(duì)話框的上欄中填入仿真文件名ADDER4B(默認(rèn).abv文件)，按“OK”按鈕后，進(jìn)入Text Editor。在此，將例4.1.2程序輸入編輯器編輯結(jié)束后存盤(pán)，即獲得測(cè)試向量文

11、件adder4b.abv。在主窗口的左欄中可以看見(jiàn)此文件(排在ADDER4B的上方)。,測(cè)試向量文件的格式十分寬松，因?yàn)樗械墓δ苄畔⒍家言诰C合好的文件中。文件中一般只需在左邊寫(xiě)好輸入信號(hào)值即可，右邊一律寫(xiě)任意值“.X.”。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，一般可在TEST_VECTORS前先將“.X.”賦值給X，即X=.X.，這時(shí)在測(cè)試向量的右邊直接寫(xiě)上X即可。 現(xiàn)在，在ispEXPERT主窗口中選中(鼠標(biāo)單擊)左側(cè)的“adder4b.abv”文件，再雙擊右側(cè)的“Compile Test Vectors”，以編輯測(cè)試向量文件，若無(wú)問(wèn)題，會(huì)出現(xiàn)綠勾(如圖4.9所示)。,圖4.9 向量文件的編譯測(cè)試,2) 系統(tǒng)的功能

12、仿真 (1) 進(jìn)入功能仿真。雙擊圖4.9右側(cè)的“Functional Simulation”欄，進(jìn)行功能仿真。這時(shí)會(huì)彈出Synplify窗口，表示先進(jìn)行綜合，綜合通過(guò)后，關(guān)閉Synplify窗口，片刻即進(jìn)入功能仿真控制窗口“Simulator Control Panel”(如圖4.10所示)。,圖4.10 仿真控制板窗口,(2) 給測(cè)試向量賦值。先給第一組測(cè)試向量賦值。在仿真控制窗狀態(tài)下，先點(diǎn)擊左邊的需賦值的信號(hào)，再點(diǎn)擊中間的賦值選擇下拉框，選擇需賦的值(有0，1，X，Z四種值，如圖4.11所示)，然后選擇賦值形式(有Preset、Force、Monitor、Clear四種形式，如圖4.12所

13、示)。重復(fù)上述步驟，直到將第一組測(cè)試向量賦值完畢。,圖4.11 測(cè)試向量賦值下拉選擇框圖,圖4.12 測(cè)試向量賦值形式選擇示意圖,再給第二組測(cè)試向量賦值。先點(diǎn)擊下一個(gè)仿真向量按鈕(Next Test Vectors)，并輸入仿真單步執(zhí)行時(shí)間(Step Interval)，如100 ns，再點(diǎn)擊Step，即出現(xiàn)第二個(gè)測(cè)試向量的起始時(shí)間(如100 ns)，如圖4.13所示。接著按前述的方法給第二組測(cè)試向量賦值。 重復(fù)上述步驟，直到將N組測(cè)試向量賦值完畢。,圖4.13 測(cè)試向量賦值形式選擇框圖,(3) 設(shè)置波形觀察格式。在圖4.13中，先按鍵“Run”，再選擇當(dāng)前窗口下的“Window”“Wavef

14、orm Viewer”(如圖4.14)，即進(jìn)入波形觀察窗。點(diǎn)擊此窗口中的“Edit”“Show”(如圖4.15)，即彈出顯示波形窗口“Show Waveforms”(如圖4.16所示)。在此窗口右欄已列出所有的輸入、輸出信號(hào)名，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊其中的一個(gè)信號(hào)名，如CIN，再點(diǎn)擊“Show”可看到CIN的波形。如此重復(fù)，就可將所有11個(gè)信號(hào)波形全部顯示于窗口。,圖4.14 波形觀察選擇項(xiàng)示圖,圖4.15 波形觀察顯示設(shè)置圖,圖4.16 顯示信號(hào)設(shè)置圖,若顯示的波形不符合自己的要求，可用鼠標(biāo)先點(diǎn)擊需去掉的信號(hào)名，如CIN，再點(diǎn)擊當(dāng)前窗口中的“Edit”“Hind”(如圖4.17所示)，即可將該波形隱蔽掉

15、。重復(fù)該步驟，直到將所有不需顯示的信號(hào)全部隱蔽掉。,圖4.17 多余顯示波形的屏蔽設(shè)置圖,如果希望以總線形式顯示，如顯示AIN(3)，A(0)，可以用鼠標(biāo)點(diǎn)擊“Bus”，這時(shí)右邊將彈出一窗口。用鼠標(biāo)在左欄的AIN(3)，A(0)四個(gè)信號(hào)上拖動(dòng)直至變成黑色，再點(diǎn)擊右邊的“Add Net(s)”(如圖4.18所示)，這時(shí)，四個(gè)信號(hào)將出現(xiàn)在另欄中。點(diǎn)擊“Reverse”，使四個(gè)信號(hào)換位，使高位在前。接著按“Save Bus”鍵，再按“Show”鍵，這時(shí)將出現(xiàn)總線式波形圖。,接著按“Save Bus”鍵，再按“Show”鍵，這時(shí)將出現(xiàn)總線式波形圖?？偩€的顯示形式有四種，分別是二進(jìn)制(Binary)，八

16、進(jìn)制(Octob)，十進(jìn)制(Decimel)，十六進(jìn)制(Hex)，可通過(guò)在波形顯示狀態(tài)下選擇設(shè)置選項(xiàng)OptionsBus來(lái)完成。接著，按當(dāng)前窗口最上欄選項(xiàng)“View”“Zoom In”后，再用鍵點(diǎn)擊波形，使其放大，直至可看見(jiàn)總線圖中的數(shù)值為止。本例題的功能仿真的二進(jìn)制、十六進(jìn)制總線式波形分別如圖4.19、4.20所示。,圖4.18 總線式波形設(shè)置圖,圖4.19 總線波形的二進(jìn)制顯示,圖4.20 總線波形的十六進(jìn)制顯示,3) 系統(tǒng)的時(shí)序仿真 若返回到ispEXPERT System主窗口，選中左側(cè)的adder4b.abv文件，雙擊右側(cè)的 Timing Simulation 欄，即進(jìn)入時(shí)序仿真。時(shí)

17、序仿真的過(guò)程與功能仿真類似。本例題的時(shí)序仿真的二進(jìn)制、十六進(jìn)制總線式波形分別如圖4.21、圖4.22所示。從時(shí)序仿真波形可以看出，加入各種輸入信號(hào)后，輸出首先處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)，是一些毛刺信號(hào)，當(dāng)經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)后，輸出才達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)。,圖4.21 時(shí)序仿真的二進(jìn)制顯示,圖4.22 時(shí)序仿真的十六進(jìn)制顯示,4. 器件引腳的鎖定和適配 1) 編輯引腳鎖定文件 在ispEXPERT System 主窗口上選“Window”“Text Editor”進(jìn)入文本編輯器，選“File”“New”，然后按照以下方式來(lái)鎖定引腳。此文件取名為ADDER4B.PPN (ADDER4B.PPN的設(shè)計(jì)過(guò)程見(jiàn)表4.1)

18、，并存于同一目錄中后退出。,/ 引腳鎖定文件ADDER4B.PPN / PART：ispLSI1032E-70LJ84 / FORMAT：PINNAME PINTYPE LOCK AIN(0) IN 26 AIN(1) IN 27 AIN(2) IN 28 AIN(3) IN 29 BIN(0) IN 30 BIN(1) IN 31 BIN(2) IN 32 BIN(3) IN 33,CIN IN 3 SUM(0) OUT 45 SUM(1) OUT 46 SUM(2) OUT 47 SUM(3) OUT 48 CONT OUT 68,表4.1 ADDER4B.PPN的設(shè)計(jì)過(guò)程,2) 器件的適

19、配 在主窗口左側(cè)用鼠標(biāo)單擊“ispLSI1032E-70LJ84”，再在右側(cè)單擊“Fit Design”，然后按該窗口下方的“Properties”按鈕，即可打開(kāi)控制參數(shù)編輯對(duì)話框(如圖4.23所示)。,圖4.23 控制參數(shù)編輯對(duì)話框,5. 系統(tǒng)編程及硬件測(cè)試 1) 硬件測(cè)試系統(tǒng)連接 首先將ISP下載電纜與計(jì)算機(jī)的打印機(jī)接口LPT1連接好，再在下載窗口選擇菜單“Configuration”“Scan Board”(或直接點(diǎn)擊上排菜單鍵“SCAN”)檢測(cè)芯片的型號(hào)。如果接線無(wú)誤，目標(biāo)系統(tǒng)工作正常，可以將電路板上接在菊花鏈上的所有的Lattice ISP掃描出來(lái)，否則將不可能得到如圖4.24中顯示

20、的關(guān)于1032E的條目。,圖4.24 在系統(tǒng)編程下載窗口,2) 器件的編程下載 系統(tǒng)連接與上電情況檢查無(wú)誤后，即可進(jìn)行在系統(tǒng)下載操作。雙擊如圖4.8工程項(xiàng)目主窗口右欄下的“ISP Daisy Chain Download ，彈出在系統(tǒng)下載操作窗口(如圖4.24所示)。,3) 系統(tǒng)的測(cè)試 如果實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是GW48，可選擇電路模式1，4位二進(jìn)制的被加數(shù)和加數(shù)分別由鍵1、鍵2輸入；低位來(lái)的進(jìn)位由鍵7輸入；加法運(yùn)算的結(jié)果顯示在數(shù)碼管“數(shù)碼5”上；向高位的進(jìn)位顯示在發(fā)光二極管D1上。,4.2 Altera MAX+plus II操作指南,4.2.1 MAX+plus II安裝 將MAX+plus II光盤(pán)

21、放進(jìn)光驅(qū)，這里假設(shè)光驅(qū)的驅(qū)動(dòng)器號(hào)為F。 選擇Windows 98的 “開(kāi)始”“運(yùn)行”菜單，輸入“F:PCMAXPLUS2INSTALL.EXE”，然后按“確定”按鈕，即可開(kāi)始安裝過(guò)程。,(1) 選擇“Install”按鈕，安裝程序?qū)z查系統(tǒng)。 (2) 設(shè)置安裝目錄。在上面的文本框中輸入MAX+plus II系統(tǒng)所在目錄名，在下面的框中輸入工作目錄名，安裝程序?qū)袽AX+plus II系統(tǒng)復(fù)制到系統(tǒng)目錄(System Directory)下。之后按下“Continue”按鈕。 (3) 按“Install”，然后在后續(xù)的對(duì)話框中選擇“Yes”按鈕，開(kāi)始文件復(fù)制過(guò)程。 (4) 通過(guò)Windows 9

22、8系統(tǒng)菜單“開(kāi)始”“程序”“MAX+plus II”“MAX+plus II”，運(yùn)行MAX+plus II。,(5) 將申請(qǐng)到的授權(quán)號(hào)輸入到“Authorization Code”對(duì)話框的文本輸入框中，按“OK”按鈕即可，也可先按下“Validate”按鈕看一下授權(quán)號(hào)是否正確。,4.2.2 MAX+plus II操作指南 為了使讀者快速學(xué)會(huì)使用Altera公司的EDA軟件MAX+plus II，下面將講解一位全加器的設(shè)計(jì)和測(cè)試全過(guò)程。 1源文件的編輯 1) ORM2.VHD、H_ADDER.VHD的編輯及對(duì)應(yīng)的元件符號(hào)圖的生成首先為該設(shè)計(jì)(工程)建立一目錄，如e：maxexam，然后通過(guò)Win

23、dows 98的“開(kāi)始”菜單進(jìn)入MAX+plus II集成環(huán)境，如圖4.25所示。,圖4.25 MAX+plus II集成環(huán)境,圖4.26 New對(duì)話框,【例4.2.1】 兩輸入或門(mén)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 ENTITY ORM2； ARCHITECTURE ART1 OF ORM2 IS BEGIN C=A OR B； END ARCHITECTURE ART1；,輸入完畢后，選擇菜單“F

24、lieSave”，即出現(xiàn)如圖4.27所示的對(duì)話框。 文件存盤(pán)后，為了能在圖形編輯器中調(diào)用ORM2，需要為ORM2創(chuàng)建一個(gè)元件圖形符號(hào)。選擇菜單“File”“Create Default Symbol”，出現(xiàn)如圖4.28所示的對(duì)話框，詢問(wèn)是否將當(dāng)前工程設(shè)為ORM2，可按下“確定”按鈕。,圖4.27 保存ORM2.VHD,這時(shí)，MAX+plus II調(diào)出編譯器對(duì)ORM2.VHD進(jìn)行編譯，編譯后生成ORM2的圖形符號(hào)。如果源程序有錯(cuò)，要對(duì)源程序進(jìn)行修改，重復(fù)上面的步驟，直到此元件符號(hào)創(chuàng)建成功。成功后出現(xiàn)如圖4.29所示的對(duì)話框。退出編譯器，再退出編輯器，回到主窗口。,圖4.28 詢問(wèn)當(dāng)前工程的設(shè)置,

25、圖4.29 元件符號(hào)創(chuàng)建成功,【例4.2.2】 半加器的VHDL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=NOT (A NAND B)； END ARCHITECTURE ART2；,2) F _ADDER.GDF的編輯

26、 F_ADDER.GDF是全加器設(shè)計(jì)中最頂層的圖形設(shè)計(jì)文件，調(diào)用了前面兩步創(chuàng)建的兩個(gè)功能元件，將一個(gè)ORM2.VHD和兩個(gè)H_ADDER.VHD組裝成一個(gè)完整的設(shè)計(jì)實(shí)體。 選擇菜單“File”“New”，在如圖4.26所示的對(duì)話框中選擇“Graphic Editor file”，按“OK”按鈕，即出現(xiàn)圖形編輯器窗口“Graphic Editor”?，F(xiàn)按照以下給出的方法在“Graphic Editor”中繪出如圖4.30所示的原理圖。,(1) 往圖中添加元件。先在圖形編輯器(原理圖編輯器)中的任何位置雙擊鼠標(biāo)，將出現(xiàn)如圖4.31所示的“Enter Symbol”對(duì)話框。 用鼠標(biāo)按在元件上拖動(dòng)，即

27、可移動(dòng)元件。排好它們的位置，如圖4.30所示。,圖4.30 頂層設(shè)計(jì)原理圖,接著可為一個(gè)ORM2、兩個(gè)H_ADDER元件接上輸入/輸出接口。輸入/輸出接口符號(hào)名為“INPUT”和“OUTPUT”。在庫(kù)“prim”中，即雙擊如圖4.31所示的c:maxplus2max2libprim，將即刻在“Symbol Files”子窗口中出現(xiàn)許多元件符號(hào)，選擇“INPUT”和“OUTPUT”元件使之進(jìn)入原理圖編輯器。當(dāng)然也可以直接在“Symbol Name”文本框中輸入“INPUT”或“OUTPUT”，MAX+plus II會(huì)自動(dòng)搜索所有的庫(kù)，找到INPUT和OUTPUT元件符號(hào)。,圖4.31 輸入元件,

28、(2) 在符號(hào)之間進(jìn)行連線。先按圖4.30所示的方式，放好輸入/輸出元件符號(hào)，再將鼠標(biāo)箭頭移到符號(hào)的輸入/輸出引腳上，鼠標(biāo)箭頭形狀會(huì)變成“+”字形，然后可以按著鼠標(biāo)左鍵并拖動(dòng)鼠標(biāo)，繪出一條線，松開(kāi)鼠標(biāo)按鍵完成一次操作。 (3) 設(shè)置輸入/輸出引腳名。在INPUT或OUTPUT符號(hào)的引腳上雙擊鼠標(biāo)左鍵，可以在端口中輸入新的引腳名。F_ADDER.GDF中有三個(gè)輸入引腳：AIN、BIN和CIN。兩個(gè)輸出引腳：SUM和COUT。按圖4.30的方式分別輸入端口符號(hào)，完成的頂層原理圖設(shè)計(jì)如圖4.30所示。,2. 系統(tǒng)的編譯、綜合、適配 1) 設(shè)置頂層文件 在編譯系統(tǒng)文件F_ADDER.GDF之前，需要設(shè)

29、置該文件為頂層文件Project(工程文件)。 2) 選擇目標(biāo)器件及鎖定引腳 先選擇用于編程的目標(biāo)芯片。 引腳號(hào)設(shè)定可按照表4.2的方式來(lái)定義。全部設(shè)定結(jié)束后，按“OK”鍵即可。,表4.2 F_ADDER4B的引腳號(hào)設(shè)定表,3) 編譯、綜合、適配 選擇“MAX+plus II”“Compiler”菜單，可運(yùn)行編譯器, 此時(shí)將出現(xiàn)如圖4.32所示的界面。編譯器將一次性完成編譯、綜合、優(yōu)化、邏輯分割和適配/布線等操作?，F(xiàn)在首先設(shè)定VHDL版本。選擇如圖4.32所示界面上方的“Interfaces”“VHDL Netlist Reader Settings”，在彈出的窗口中選“VHDL 93”。這樣

30、，編譯器將支持93版本的VHDL語(yǔ)言。,圖4.32 工程項(xiàng)目編譯綜合器,3系統(tǒng)的有關(guān)仿真 MAX+plus II支持功能仿真和時(shí)序仿真兩種形式。功能仿真用于大型設(shè)計(jì)編譯適配之前的仿真，而時(shí)序仿真則是再編譯適配生成時(shí)序信息文件之后進(jìn)行的仿真。 1) 建立仿真波形文件 選擇菜單“File”“New”，在出現(xiàn)的“New”對(duì)話框中選擇“Waveform Editor file”(如圖4.26所示)，按“OK”后將出現(xiàn)波形編輯器子窗口。選擇菜單“Node” “Enter Nodes from SNF”，出現(xiàn)如圖4.33所示的選擇信號(hào)結(jié)點(diǎn)對(duì)話框。,圖4.33 往波形編輯器中添加信號(hào)結(jié)點(diǎn),2) 設(shè)置輸入信號(hào)

31、波形 波形觀察窗左排按鈕是用于設(shè)置輸入信號(hào)的，使用時(shí)只要先用鼠標(biāo)在輸入波形上拖一需要改變的黑色區(qū)域，然后點(diǎn)擊左排相應(yīng)按鈕即可。其中，“0”、“l(fā)”、“X”、“Z”、“INV”、“G”分別表示低電平、高電平、任意、高阻態(tài)、反相和總線數(shù)據(jù)設(shè)置。若是時(shí)鐘信號(hào)，用鼠標(biāo)點(diǎn)時(shí)鐘信號(hào)的“Value”區(qū)域，可以將時(shí)鐘信號(hào)選中。,這時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)的波形區(qū)域全部變成黑色，按集成環(huán)境窗左邊上的時(shí)鐘按鈕，將出現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)設(shè)置對(duì)話框，按下“OK”即可設(shè)置時(shí)鐘信號(hào)。按集成環(huán)境右邊的“縮小”按鈕，可以縮小波形顯示，以便在仿真時(shí)能夠?yàn)g覽波形全貌。根據(jù)要求將各輸入信號(hào)AIN、BIN和CIN的波形設(shè)置成如圖4.34所示。,圖4.34

32、 設(shè)置了輸入信號(hào)的波形編輯器,3) 運(yùn)行仿真器進(jìn)行仿真 選擇主菜單“MAX+plus II”“Simulator”，按下“Simulator”，出現(xiàn)仿真參數(shù)設(shè)置與仿真啟動(dòng)窗(如圖4.35所示)。這時(shí)按下該窗口中的“Start”按鈕，即刻進(jìn)行仿真運(yùn)算(注意，在啟動(dòng)仿真時(shí)，波形文件必須已經(jīng)存盤(pán))。仿真運(yùn)算結(jié)束后出現(xiàn)如圖4.36所示的對(duì)話框。對(duì)話框中顯示“0 errors，0 warnings”，表示仿真運(yùn)算結(jié)束。 序仿真波形結(jié)果如圖4.37所示，觀察波形后，可以確認(rèn)設(shè)計(jì)正確。,圖4.35 仿真參數(shù)設(shè)置與仿真啟動(dòng)窗,圖4.36 仿真計(jì)算結(jié)束窗,圖4.37 f_adder仿真結(jié)果,用鼠標(biāo)雙擊編譯器子窗

33、口(如圖4.38所示)的下載圖標(biāo)，或者選擇“MAX+plusII”“Programmer”菜單，可調(diào)出編程器(Programmer)窗口(如圖4.38所示)。在將設(shè)計(jì)文件編程配置(對(duì)此FPGA下載稱為配置)進(jìn)硬件芯片前，需連接好硬件測(cè)試系統(tǒng)(如果實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是GW48，編程配置和硬件測(cè)試方法可參閱第5章)。,圖4.38 編程器子窗口,4.3 Xilinx Foundation操作指南,Foundation Series是Xilinx公司最新集成開(kāi)發(fā)的EDA工具，它支持的芯片有：XC3000A/L、XC3100A/L、XC4000E/L/EX/XL/XV/XLA、XC5200、XC9500、XC95

34、00XL Spartan和SpartanXL Virtex等。,4.3.1 Xilinx Foundation的安裝 1系統(tǒng)需求 Xilinx Foundation Series在PC機(jī)上運(yùn)行，支持Windows 95和Windows NT4.0或更高版本。下面是Xilinx推薦的機(jī)器配置： (1) Pentium、Pentium Pro或兼容的CPU。 (2) 內(nèi)存32 MB或64 MB(與所使用的Xilinx器件有關(guān))。,(3) 48128 MB硬盤(pán)交換區(qū)(與所使用的Xilinx器件有關(guān))。 (4) 硬盤(pán)容量：Base100 MB；Base Express120 MB；Standard28

35、0 MB；Foundation Express300 MB；所有器件600 MB。,2運(yùn)行Setup安裝程序 將Xilinx Foundation Series CD-ROM放進(jìn)光驅(qū)，假設(shè)光驅(qū)的盤(pán)符為F，點(diǎn)擊Windows系統(tǒng)菜單按鈕“啟動(dòng)”“運(yùn)行”，然后輸入F：Setup.exe，按下“確定”按鈕，便開(kāi)始安裝過(guò)程。實(shí)際上，在將CD-ROM放進(jìn)光驅(qū)后，Windows 95/NT會(huì)自動(dòng)運(yùn)行Setup程序。,(1) 程序出現(xiàn)安裝對(duì)話框，按“Next”按鈕繼續(xù)，出現(xiàn)授權(quán)協(xié)議對(duì)話框。 (2) 按“OK”按鈕繼續(xù)，出現(xiàn)對(duì)話框，輸入光盤(pán)序列號(hào)“CD Key”，按“Next”按鈕繼續(xù)。 (3) 出現(xiàn)安裝類型

36、選擇對(duì)話框，使用安裝程序默認(rèn)選項(xiàng)“Type Install”(典型安裝)。 (4) 直接按“Next”按鈕繼續(xù)，出現(xiàn)對(duì)話框，按“Browse”按鈕可以選擇安裝目錄，目錄選好后按“Next”按鈕。,(5) 出現(xiàn)提示選擇組件的對(duì)話框，只選擇需要安裝的組件，一般情況下無(wú)需改動(dòng)，按“Next”按鈕。 (6) 出現(xiàn)提示選擇組件的對(duì)話框，只選擇將要使用的系列，其余的系列全部消除掉。 (7) 文件復(fù)制完成后，安裝程序提示要修改Autoexec.bat文件，以加進(jìn)必需的環(huán)境變量設(shè)置，按“OK”按鈕。 (8) 復(fù)位計(jì)算機(jī)，完成環(huán)境變量的設(shè)置。,3關(guān)于授權(quán)文件(LICENSE.DAT) Foundation Se

37、ries運(yùn)行時(shí)需要檢測(cè)授權(quán)文件LICENSE.DAT。授權(quán)需要用傳真或E-mail向Xilinx公司申請(qǐng)。安裝成功后，默認(rèn)的授權(quán)文件可能已經(jīng)過(guò)期，或根本不能用，請(qǐng)立即向Xilinx公司申請(qǐng)，或聯(lián)系Foundation Series軟件銷售商。,4.3.2 Foundation工程設(shè)計(jì)流程 Foundation有兩種主設(shè)計(jì)類型：原理圖方式和HDL方式，相對(duì)應(yīng)的有兩種設(shè)計(jì)流程。 1原理圖輸入方式設(shè)計(jì)流程 原理圖主輸入方式的設(shè)計(jì)流程如圖4.39所示，各步工作由項(xiàng)目管理器統(tǒng)一管理。,圖4.39 原理圖輸入方式設(shè)計(jì)流程,(1) 編輯原理圖和生成網(wǎng)表：利用Xilinx提供的符號(hào)庫(kù)，在原理圖編輯器中設(shè)計(jì)系統(tǒng)

38、原理圖。 (2) 軟件到硬件的實(shí)現(xiàn)：要將設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)到具體芯片，包括一系列的操作。 (3) 有關(guān)仿真及分析：邏輯仿真器(Logic Simulator)支持三種類型的仿真。 (4) 芯片編程：在經(jīng)過(guò)各種仿真驗(yàn)證之后，可以將生成的目標(biāo)文件寫(xiě)到芯片中去，以實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片的實(shí)際配置，實(shí)現(xiàn)所需要的功能。,2. 硬件描述語(yǔ)言輸入方式設(shè)計(jì)流程 硬件描述語(yǔ)言(HDL)作為主設(shè)計(jì)輸入的流程如圖4.40所示。該主設(shè)計(jì)輸入方式的設(shè)計(jì)流程中僅有一項(xiàng)與原理圖主設(shè)計(jì)輸入流程不同。在HDL主設(shè)計(jì)輸入流程中的“邏輯綜合”，對(duì)應(yīng)在原理圖主設(shè)計(jì)流程中是“生成網(wǎng)表”。,圖4.40 HDL主設(shè)計(jì)輸入流程,4.3.3 VHDL設(shè)計(jì)

39、操作指南 為了使讀者掌握Foundation的VHDL設(shè)計(jì)操作，下面介紹一個(gè)4位二進(jìn)制加法器的VHDL設(shè)計(jì)和測(cè)試的全過(guò)程。本設(shè)計(jì)采用的目標(biāo)器件為低成本、高性能的Spartan系列芯片，容量等效于5000個(gè)邏輯門(mén)的XCS05-3-PC84。,1. 創(chuàng)建新工程 設(shè)該新工程為ADDER4B，在創(chuàng)建新工程ADDER4B之前，首先需為本設(shè)計(jì)工程建立一個(gè)空的目錄，如“E:XLINEXAM”。運(yùn)行Foundation，進(jìn)入Foundation 項(xiàng)目管理器后，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)項(xiàng)目管理器對(duì)話框。在對(duì)話框中選中“Create a New Project”，然后按下“OK”按鈕，出現(xiàn)如圖4.41所示的新工程設(shè)置對(duì)話框。,

40、圖4.41 設(shè)置新工程信息對(duì)話框,1) 進(jìn)入HDL編輯器 在Foundation項(xiàng)目管理器中，按“Flow”后在顯示的流程圖中按“Design Entry”欄中最左側(cè)的按鈕，進(jìn)入HDL編輯(HDL Editor)，出現(xiàn)如圖4.42所示的對(duì)話框。選中“Create Empty”(創(chuàng)建空文檔)，按下“OK”按鈕后進(jìn)入HDL編輯器主界面。,圖4.42 進(jìn)入HDL編輯器后顯示的對(duì)話框,2) 輸入源程序并將其保存 在HDL編輯器中輸入例4.3.1所示的源程序，然后選擇菜單“File”“Save”，在對(duì)話框中填入文件名“ADDER4B.VHD”，按下“保存”按鈕，ADDER4B.VHD立即保存到工程所在的

41、目錄中。,【例4.3.1】 4位二進(jìn)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 ENTITY ADDER4B；,ARCHITECTURE ART OF ADDER4B IS SI

42、GNAL AA，BB： STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0)； BEGIN AA=0 END ARCHITECTURE ART；,3) 將源程序文件加到工程中。選擇菜單“Project”“Add to Project”，可將ADDER4B.VHD添加到工程文件中。,3邏輯綜合 邏輯綜合的作用是將ADDER4B.VHD編譯后，為ADDER4B選擇一個(gè)電路實(shí)現(xiàn)方案，然后為此方案生成一個(gè)電路網(wǎng)表。 1) 啟動(dòng)綜合過(guò)程 在Foundation項(xiàng)目管理器中，按下“Flow”，在顯示的流程圖中按下“Synthesis”欄中最左側(cè)的按鈕，啟動(dòng)綜合器。此時(shí)，首先會(huì)彈出如圖4.43所示的對(duì)話

43、框，提示設(shè)置綜合時(shí)需要的信息。,2) 目標(biāo)器件的選擇及引腳鎖定 首先要選擇目標(biāo)器件，可以作如圖4.43所示的選擇。結(jié)束后，按下“Run”按鈕，會(huì) 出現(xiàn)如圖4.44所示的窗口，可以在其中定義芯片引腳。將下面的滾動(dòng)條拖到右邊“Pad Loc”一欄，即可進(jìn)行引腳定義。鼠標(biāo)單擊要設(shè)置的輸出名所對(duì)應(yīng)的方格，可以輸入引腳號(hào)，雙擊則可以修改。引腳號(hào)碼的格式是“P號(hào)碼”，如P5表示芯片封裝的第5引腳。,圖4.43 設(shè)置綜合信息,圖4.44 定義芯片引腳,注意：如果在綜合成功后，還需要修改芯片引腳定義(如圖4.45所示)，可以在Foundation 項(xiàng)目管理器的版本管理“Versions”一欄中，在“Verl-

44、SPARTAN-S05PC84-3字串上按鼠標(biāo)右鍵，再點(diǎn)擊“Edit Constrains”，同樣可以彈出如圖4.44所示的窗口，操作方法與上面所述相同。引腳定義結(jié)束后，按圖4.44所示的“OK”按鈕，F(xiàn)oundation即按剛才的設(shè)置來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)。,圖4.45 在綜合后，修改引腳定義,4功能仿真 綜合后生成的網(wǎng)表可供功能仿真用。這里簡(jiǎn)要說(shuō)明仿真器進(jìn)行功能仿真的操作過(guò)程。 1) 啟動(dòng)仿真器 在Foundation項(xiàng)目管理器中，按下“Flow”，在顯示的流程圖中按下“Simulation”，即進(jìn)入邏輯仿真器，此時(shí)邏輯仿真自動(dòng)設(shè)置為功能仿真狀態(tài)。 2) 加入信號(hào) 在邏輯仿真器中，選擇菜單命令“Sig

45、nal”“Add Signal”，出現(xiàn)如圖4.46所示的子窗口。,圖4.46中加入了信號(hào)(A3，A0)、(B3，B0)和(C4，C0)。注意，這里的信號(hào)表示形式是總線形式，(A3，A0)表示由A3、A2、A1、A0組成的總線信號(hào)。在本例中，用總線信號(hào)形式進(jìn)行仿真特別方便。按下“Add”按鈕后，信號(hào)立即加入到波形瀏覽器中，按“Close”按鈕關(guān)閉添加信號(hào)窗口。,圖4.46 加入信號(hào)窗口,3) 設(shè)置輸入波形 選擇菜單命令WaveformEdit，出現(xiàn)如圖4.47所示的標(biāo)題為“Test Vector State Selection的工具窗口。其上面各按鈕的意義如表4.3所示。,表4.3 “Test Vector State Selection”工具窗口各按鈕的意義,要輸入信號(hào)的值，需先定義一個(gè)塊。定義塊的方法是：將鼠標(biāo)放到塊的首位置，按下鼠標(biāo)左鍵，拖動(dòng)鼠標(biāo)到塊的末位置，松開(kāi)鼠標(biāo)左鍵。如圖4.47所示，選中的塊是灰色的。