Xilinx FPGA设计基础(VHDL版).pdf

【Xilinx FPGA设计基础(VHDL版)】的章节涵盖了FPGA开发的多个核心环节，主要涉及了设计输入、设计综合、功能仿真、工程实现、时序仿真以及器件配置等步骤，使用的工具主要包括ISE（Integrated Software Environment）以及相关的约束文件（UCF）、综合工具（XST）和仿真软件。 设计输入阶段，开发人员可以采用文本或图形化方式来输入设计。通过Design Utilities创建原理图符号，方便添加和管理元件。用户约束文件（UCF）的编写至关重要，它用来指定信号的管脚位置（NET “<Signal Name>〞 LOC = <Pin Name>;）以及设置时钟约束（如NET “<Net Name>〞 PERIOD = period {HIGH/LOW}[high or low time]）。 设计综合（Synthesize）是将HDL（硬件描述语言）代码转化为实际逻辑电路的过程。XST工具将VHDL代码转换为Xilinx特有的NGC网表文件，该文件包含了逻辑数据和约束信息。综合器会进行一系列优化，例如状态机的独立分析、资源共享和时序优化。综合完成后，会根据XST约束文件（XCF）对结果进行进一步优化。 功能仿真（Simulation->behavioral）用于初步验证设计的功能正确性。在这个阶段，仿真软件将HDL代码转换为逻辑电路模型，忽略信号延迟，通过Test Bench文件对各种输入条件进行测试，以确保设计满足预期的输出。 工程实现包括Translate、Map、Place and Route和Generate Programming File四个步骤。Translate将NGC和UCF合并到PCF文件中，Map将设计映射到FPGA的特定资源，Place and Route进行布局布线以满足时序约束，最后Generate Programming File生成用于器件编程的比特流文件。 时序仿真（Simulation->PostRoute）考虑了实际电路中的延迟，提供更精确的性能预测。关键参数包括时钟周期、端口到建立时间、时钟到端口时间和端口到端口时间，这些参数在约束文件中设定以确保设计满足实时性要求。 在了解了基本流程后，VHDL作为硬件描述语言，被用于描述FPGA设计的四个层次：行为层次、存放器传输层次、逻辑门层次和布图层次。行为层次关注功能描述和仿真，存放器传输层次关注综合电路实现，逻辑门层次处理门级电路设计，而布图层次则关注如何在FPGA资源中布局布线。 理解和掌握这些知识点对于进行Xilinx FPGA的开发至关重要，从设计输入、综合、仿真到实现和配置，每个环节都影响着最终设计的性能和可靠性。熟练使用VHDL语言和相应的工具链是成为一名成功的FPGA开发者的基础。