FPGA层次化工程的创建

### FPGA层次化工程的创建知识点解析 #### 一、实验背景及目的 - **实验背景**：本实验属于基于FPGA的嵌入式系统设计的一部分，重点在于掌握如何利用FPGA进行层次化工程的设计与实现。 - **实验目的**： - 掌握简单逻辑门的RTL描述方法。 - 学会使用结构化的描述方式来构建复杂的电路模块。 - 熟悉在VHDL中创建多层次结构的过程。 - 在ISE集成开发环境中熟练运用HDL编辑器进行代码编写与验证。 #### 二、实验步骤详解 ##### 2.1 创建新的工程 - **步骤1**：启动ISE 9.1集成环境。 - **步骤2**：通过“File”>“New Project”创建新的项目。 - **步骤3**：设置项目名称（如FPGA_6.1）和存储位置（例如E:\ISE\LAB1\FPGA_6.1）。 - **步骤4**：根据向导提示，配置项目的基本属性，包括器件选择等。 - **步骤5**：在“Create New Source”窗口中不执行任何操作，在“Add Existing Sources”窗口同样不做操作，确认项目信息无误后完成新工程的创建。 ##### 2.2 逻辑门的RTL描述 - **步骤1**：通过“Project”>“New Source”新建VHDL Module。 - **步骤2**：命名文件为MY_AND2，完成模块架构名称和端口参数的定义。 - **步骤3**：使用VHDL语言的逻辑运算符描述逻辑门的功能。 - **步骤4**：重复以上步骤创建MY_OR2和AND_OR模块。 ##### 2.3 语法检查并生成原理图 - **步骤1**：在ISE的“Source”窗口中选择AND_OR模块，在“Processes”窗口中执行“Synthesize”>“Check Syntax”进行语法检查。 - **步骤2**：修正语法检查中发现的错误。 - **步骤3**：通过“View RTL Schematic”查看生成的原理图。 ##### 2.4 仿真测试平台的创建 - **步骤1**：创建名为LAB2的新工程，并导入实验一中创建的所有VHDL程序。 - **步骤2**：使用ISE的测试平台向导生成测试平台文件。 - **步骤3**：编写输入激励语句。 - **步骤4**：运行仿真，验证AND_OR模块的正确性。 #### 三、关键技术点分析 ##### 3.1 VHDL编程基础 - **RTL描述**：通过VHDL语言描述逻辑功能，实现对硬件的行为建模。 - **模块结构**：定义模块的架构名称、端口参数等，是构建复杂系统的基石。 - **逻辑运算符**：使用VHDL内置的逻辑运算符来实现逻辑门的功能。 ##### 3.2 层次化设计 - **模块化设计**：将复杂的系统分解成多个小的、可管理的模块。 - **层次结构**：在高级别的模块中调用低级别的模块，形成多层次的结构。 - **例化子模块**：在高层模块中声明和实例化子模块，实现模块间的通信。 ##### 3.3 ISE集成开发环境 - **HDL编辑器**：提供代码编写和语法高亮等功能。 - **语法检查**：自动检测代码中的语法错误。 - **原理图生成**：通过合成工具自动生成电路的原理图表示。 #### 四、实验总结 - **实验收获**：通过实验加深了对FPGA设计的理解，尤其是层次化工程的设计思路和实现方法。 - **存在问题**：在实验过程中可能会遇到一些技术难题，如代码编译错误等，需要通过查阅文档或求助于他人解决。 - **后续建议**：进一步探索更复杂的FPGA设计案例，提高实践能力。 本实验不仅涵盖了FPGA设计的基础理论知识，还深入介绍了具体的实验步骤和技术要点，有助于学生全面掌握FPGA设计的核心技能。