最近,博主在学习FPGA,用的开发软件是ISE14.7,开发板是Spartan-3E starter board。本文主要记录下ISE14.7软件的使用,怎样从头开始建立工程,写代码,仿真,到下载bit流到板子上,还有程序的固化,用示波器看波形。最后还会记录下中间遇到的一些坑。


本文目录

  • 一、建立工程
  • 1、新建工程
  • 2、添加代码
  • 3、综合
  • 4、管脚约束
  • 5、实现:转换、映射、布局布线
  • 6、生成bit流文件
  • 二、仿真
  • 1、创建TestBench
  • 2、仿真
  • 三、下载bit流文件到板子
  • 1、硬件连接
  • 2、软件设置
  • 四、程序固化
  • 五、坑
  • 1、ise14.7在win10下闪退解决办法
  • 2、下载bit流时,电脑和FPGA连接,但是电脑识别不到FPGA
  • 六、完整工程


一、建立工程

1、新建工程

istiokubernetes版本 ise14.7下载_istiokubernetes版本


istiokubernetes版本 ise14.7下载_istiokubernetes版本_02


istiokubernetes版本 ise14.7下载_verilog_03


istiokubernetes版本 ise14.7下载_spartan-3E_04


到这里,工程就新建完成了,接下来需要添加各种文件。下边是我的一段代码。

2、添加代码

在这里,我们可以创建新的代码文件(或者可以选择Add Sourse添加已有的代码)。

istiokubernetes版本 ise14.7下载_istiokubernetes版本_05


这里我用的是Verilog语言,所以选择了Verilog Module,如果你是VHDL语言,可以选择VHDL Module。

istiokubernetes版本 ise14.7下载_ISE14.7_06


istiokubernetes版本 ise14.7下载_ISE14.7_07


然后点击finish,就完成了新文件的建立。我们可以在这里写我们的代码。

istiokubernetes版本 ise14.7下载_verilog_08


这里是设计了一个流水灯,每隔1S小灯流动一次。

代码如下:

`timescale 1ns / 1ps

module led(
	input clk,
	input reset,
	output reg[7:0]led
	);
	reg  [25:0] cnt;
	parameter TIME = 26'd50_000_000;

	always @(posedge clk) begin
		if (reset) begin
			cnt <= 26'd0;
		end
		else if (cnt == TIME - 1'b1) begin
			cnt <=26'd0;
		end
		else begin
			cnt <= cnt + 1'd1;
		end
	end

	always @(posedge clk) begin
		if (reset) begin
			led <= 8'b0000_0001;
		end
		else if (cnt == TIME - 1'b1) begin
			led <= {led[0],led[7:1]};
		end
		else begin
			led <= led;
		end
	end
endmodule

3、综合

这里,我们双击Synthesize -XST进行综合。可以检查代码的语法错误,查看RTL图等。前边出现绿色圈圈里对号,说明综合成功了。

istiokubernetes版本 ise14.7下载_FPGA_09


可以双击View RTL Schematic查看RTL图。

istiokubernetes版本 ise14.7下载_verilog_10


继续双击RTL图可以产看详细的图。

istiokubernetes版本 ise14.7下载_spartan-3E_11

4、管脚约束

顾名思义,就是将我们设计中的input,output和FPGA对应的管脚相连接。

istiokubernetes版本 ise14.7下载_FPGA_12


然后会打开PlanAhead,时间较久,需要稍等一会。

istiokubernetes版本 ise14.7下载_FPGA_13


在这里,我们根据FPGA的数据手册分配管脚。

istiokubernetes版本 ise14.7下载_ISE14.7_14


最后,save。

istiokubernetes版本 ise14.7下载_FPGA_15


管脚约束完后,我们会看到有一个ucf文件。

istiokubernetes版本 ise14.7下载_verilog_16

5、实现:转换、映射、布局布线

双击Implement Design,完成后前边会变绿。

istiokubernetes版本 ise14.7下载_istiokubernetes版本_17

6、生成bit流文件

istiokubernetes版本 ise14.7下载_FPGA_18

二、仿真

这里说的仿真,是对我们的代码进行功能仿真。可以用modelsim进行仿真,也可以在ISE内进行仿真。
用modelsim进项仿真可以参考文章:modelsim仿真 我们下边介绍的是在ISE14.7内进行仿真:

1、创建TestBench

istiokubernetes版本 ise14.7下载_spartan-3E_19


istiokubernetes版本 ise14.7下载_spartan-3E_20


输入testbench代码:

`timescale 1ns / 1ps
module test_tb;

	// Inputs
	reg clk;
	reg reset;

	// Outputs
	wire [7:0] led;

	// Instantiate the Unit Under Test (UUT)
	led uut (
		.clk(clk), 
		.reset(reset), 
		.led(led)
	);
	always #10 clk =~clk;
	initial begin
		// Initialize Inputs
		clk = 0;
		reset = 1;

		// Wait 100 ns for global reset to finish
		#100;
      reset = 0;
		// Add stimulus here
	end
      
endmodule

2、仿真

istiokubernetes版本 ise14.7下载_istiokubernetes版本_21


istiokubernetes版本 ise14.7下载_ISE14.7_22


仿真成功后,可以将bit流下载到板子验证。

三、下载bit流文件到板子

下载bit文件到FPGA 的方式,掉电后会被擦除。

1、硬件连接

需要先将板子和电脑连接。当usb和电脑连接时,会自动加载驱动。

打开电脑的设备管理器,当出现下图的标志时说明连接成功:

istiokubernetes版本 ise14.7下载_ISE14.7_23

2、软件设置

istiokubernetes版本 ise14.7下载_FPGA_24


istiokubernetes版本 ise14.7下载_verilog_25


istiokubernetes版本 ise14.7下载_istiokubernetes版本_26


软件会自动检测到板子上的芯片,由于我的板子上有三个芯片,所以检测到三个。在这里,我们只需要将bit加载到FPGA(第一个xc3s500e)。

istiokubernetes版本 ise14.7下载_FPGA_27

istiokubernetes版本 ise14.7下载_spartan-3E_28


剩下的两个,都选择bypass.

istiokubernetes版本 ise14.7下载_verilog_29


istiokubernetes版本 ise14.7下载_verilog_30

istiokubernetes版本 ise14.7下载_istiokubernetes版本_31


出现Program suceeded,就成功将bit流文件下载到FPGA内了。

istiokubernetes版本 ise14.7下载_spartan-3E_32


可以在板子上看到流水灯的效果。

fpga流水灯演示


四、程序固化

  • 在编写FPGA程序时,我们可以在测试程序的功能的时候去带电烧写程序,但是当程序功能满足我们的设计需求的时候,就想要把程序存放在外部的Flash中,这样即便掉电了以后,等到下次重新上电,FPGA就可以直接从Flash中把代码加载到内部运行,达到方便简单的效果。
  • 由于bit不能直接下载到QSPI Flash中,所以必须先把bit文件转化为.mcs文件,然后才能下载到QSPI Flash中。

参考方法:ISE14.7程序固化步骤

五、坑

1、ise14.7在win10下闪退解决办法

  1. 寻找安装Xilinx_ISE的安装目录下的文件夹:D:\Xilinx\14.7\ISE_DS\ISE\lib\nt64
  2. 对文件夹下的两个文件作如下操作:
    将libPortability.dll重名为libPortability.dll.orig
    将 libPortabilityNOSH.dll 复制一份,然后将这个复制重命名为libPortability.dll
  3. 寻找安装Xilinx_ISE的安装目录下的文件夹:D:\Xilinx\14.7\ISE_DS\common\lib\nt64
  4. 在该文件夹下进行如下操作:将libPortability.dll重名为libPortability.dll.orig 。然后将已经复制好的libPortabilityNOSH.dll文件复制到该文件夹下,并重命名为libPortability.dll

2、下载bit流时,电脑和FPGA连接,但是电脑识别不到FPGA

  1. 正常情况:打开设备管理器,出现下图:
  2. 有问题的情况:出现黄色感叹号
  • 解决办法一:
    右键点击更新驱动程序即可,找到安装位置D:\Xilinx\14.7\ISE_DS\ISE\bin\nt64\install_drivers下的这个文件进行更新即可,如果是32位则是nt。
  • 解决办法二: