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开发利用ip核和三段式流水灯的开发。Xilinx有很多IP核可以直接使用,例如数学运算(乘法器、除法器、浮点运算器等)、信号处理(FFT、DFT、DDS等)。IP核类似编程中的函数库(例如C语言中的printf()函数),可以直接调用,非常方便,大大加快了开发速度。
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IP 核的配置和三段式流水灯
目录
第一章 IP 核的配置 ................................................................................................................. 2
1.1 ip 核的概述 ..................................................................................................................... 2
1.2 ip 核分类 ......................................................................................................................... 2
1.3 ip 核的介绍 ..................................................................................................................... 3
1.4 创建一个 ip 核 ............................................................................................................... 4
1.5 一个简单的 ip 核测试文件 ........................................................................................... 7
第二章 三段式流水灯 ........................................................................................................... 16
2.1 三段式流水灯框图 ....................................................................................................... 16
2.2 LED0 模块 ...................................................................................................................... 17
2.3 LED1 模块 ...................................................................................................................... 23
2.4 led2 模块 ....................................................................................................................... 27
2.5 muk 模块 ....................................................................................................................... 32
2.6 时钟模块 ...................................................................................................................... 33
2.7 锁相环模块 .................................................................................................................. 35
2.8 system 模块 ................................................................................................................... 39
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2
第一章 IP 核的配置
Xilinx 有很多 IP 核可以直接使用,例如数学运算(乘法器、除
法器、浮点运算器等)、信号处理(FFT、DFT、DDS 等)。IP 核类似
编程中的函数库(例如 C 语言中的 printf()函数),可以直接调用,
非常方便,大大加快了开发速度。
输入输出的缓冲 buf
目前,大型设计一般推荐使用同步时序电路。同步时序电路基于
时钟触发沿设计,对时钟的周期、占空比、延时和抖动提出了更高的
要求。为了满足同步时序设计的要求,一般在 FPGA 设计中采用全局
时钟资源驱动设计的主时钟,以达到最低的时钟抖动和延迟。 FPGA
全局时钟资源一般使用全铜层工艺实现,并设计了专用时钟缓冲与驱
动结构,从而使全局时钟到达芯片内部的所有可配置单元(CLB)、I/O
单元(IOB)和选择性块 RAM(Block Select RAM)的时延和抖动都为最
小。为了适应复杂设计的需要,Xilinx 的 FPGA 中集成的专用时钟资
源与数字延迟锁相环(DLL)的数目不断增加,最新的 Virtex II 器件
最多可以提供 16 个全局时钟输入端口和 8 个数字时钟管理模块
(DCM)。
1.1 ip 核的概述
利用 IP 核设计电子系统,引用方便,修改基本元件的功能容易。
具有复杂功能和商业价值的 IP 核一般具有知识产权,尽管 IP 核的市
场活动还不规范,但是仍有许多集成电路设计公司从事 IP 核的设计、
开发和营销工作。IP 核有两种,与工艺无关的 VHDL 程序称为软核;
具有特定电路功能的集成电路版图称为硬核。硬核一般不允许更改,
利用硬核进行集成电路设计难度大,但是容易成功流片。
1.2 ip 核分类
IP 内核的三种类型
IP 内核可以在不同的硬件描述级实现,由此产生了三类 IP 内核:
软核、固核和硬核。这种分类主要依据产品交付的方式,而这三种
IP 内核实现方法也各具特色。
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3
软核是用 VHDL 等硬件描述语言描述的功能块,但是并不涉及用
什么具体电路元件实现这些功能。软 IP 通常是以硬件描述语言 HDL
源文件的形势出现,应用开发过程与普通的 HDL 设计也十分相似,只
是所需的开发硬 软件环境 比较昂贵。软 IP 的设计周期短,设计投
入少。由于不涉及物理实现,为后续设计留有很大的发挥空间,增大
了 IP 的灵活性和适应性。其主要缺点是在一定程度上使后续工序无
法适应整体设计,从而需要一定程度的软 IP 修正,在性能上也不可
能获得全面的优化。由于软核是以 源代码 的形式提供,尽管源代码
可以采用加密方法,但其知识产权保护问题不容忽视。
硬核提供设计阶段最终阶段产品:掩模。以经过完全的布局布线
的网表形式提供,这种硬核既具有可预见性,同时还可以针对特定工
艺或购买商进行功耗和尺寸上的优化。尽管硬核由于缺乏灵活性而可
移植性差,但由于无须提供寄存器转移级(RTL)文件,因而更易于实
现 IP 保护。
固核则是软核和硬核的折衷。大多数应用于 FPGA 的 IP 内核均为
软核,软核有助于用户调节参数并增强可复用性。软核通常以加密形
式提供,这样实际的 RTL 对用户是不可见的,但布局和布线灵活。
在这些加密的软核中,如果对内核进行了参数化,那么用户就可通过
头文件或图形用户接口(GUI)方便地对参数进行操作。对于那些对时
序要求严格的内核(如 PCI 接口内核),可预布线特定信号或分配特定
的布线资源,以满足时序要求。这些内核可归类为固核,由于内核是
预先设计的代码模块,因此这有可能影响包含该内核的整体设计。由
于内核的建立(setup)、保持时间和握手信号都可能是固定的,因此
其它电路的设计时都必须考虑与该内核进行正确地接口。如果内核具
有固定布局或部分固定的布局,那么这还将影响其它电路的布局。
1.3 ip 核的介绍
IP(知识产权)核将一些在数字电路中常用,但比较复杂的功能
块,如 FIR 滤波器 、SDRAM 控制器、PCI 接口等设计成可修改参数
的模块。IP 核的重用是设计人员赢得迅速上市时间的主要策略。随
着 CPLD/FPGA 的规模越来越大,设计越来越复杂(IC 的复杂度以每
年 55%的速率递增,而设计能力每年仅提高 21%),设计者的主要任
务是在规定的时间周期内完成复杂的设计。调用 IP 核能避免重复劳
动,大大减轻工程师的负担,因此使用 IP 核是一个发展趋势。
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IP 核包括硬 IP 与软 IP。可配置 IP 是参数化后的可重定目标 IP,
其优点是可以对功能加以裁剪,以符合特定的应用。这些参数包括总
线宽度、存储器容量、使能或禁止功能块。
硬 IP 最大的优点是确保性能,如速度、功耗等。然而,硬 IP 难
以转移到新工艺或集成到新结构中,是不可重配置的。
软 IP 是以综合形式交付的,因而必须在目标工艺中实现,并由
系统设计者验证。其优点是源代码灵活,可重定目标于多种制作工艺,
在新功能级中重新配置。
不过目前大多数库是收费的,但也可以从网上下载一些免费的
IP 核。
1.4 创建一个 ip 核
步骤一、创建 IP 核,点击 xilinx 中自带的 ip 核。从 1-2-3。
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步骤二、更改名字 FIFO,选择非独立时钟。
步骤三、选择非标,8 字节,取消复位。
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