6.1 xilinx FPGA的配置设计

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SERDES FPGA设计手册要点

编号：版本：V0.2页数：共页密级：SERDES FPGA设计手册更改记录版本拟制/更改审核批准生效日期更改内容V0.1 兜福2013.7.19 创建文档V0.2 兜福2013.9.11 添加补充了OSERDES部分，未完待续；注：作者兜福邮箱：zouxingyu705@，多多交流，共同进步。

目录SERDES FPGA设计手册 (1)目录 (2)1目的 (5)2范围 (5)3术语 (5)4SERDES基础知识 (5)5SERDES应用指南 (5)5.1ISERDES (5)5.1.1ISERDES基元 (5)5.1.2ISERDES基元的时钟解决方案 (9)5.2OSERDES (10)5.2.1OSERDES组成功能模块 (10)5.2.2OSERDES基元 (12)5.2.3OSERDES基元的时钟解决方案 (13)6SERDES应用指南 (14)6.1ISERDES设计 (14)6.1.1单个ISERDES单元设计(SDR) (14)6.1.1.1ISERDES配置参数 (14)6.1.1.2设计思想 (17)6.1.1.3仿真结果 (17)6.1.1.4ISERDES数据时序 (18)6.1.1.4.1ISERDES输入数据时序 (18)6.1.1.4.1ISERDES输出数据时序 (19)6.1.2单个ISERDES单元设计(DDR) (20)6.1.2.1ISERDES配置参数 (20)6.1.2.2设计思想 (20)6.1.2.3仿真结果 (20)6.1.3ISERDES宽度扩展 (20)6.1.3.1设计实例 (21)6.1.3.2仿真结果 (24)6.2OSERDES设计 (24)6.2.1单个OSERDES单元设计(SDR) (24)6.2.1.1OSERDES配置参数 (24)6.2.1.2设计思想 (26)6.2.1.3仿真结果 (27)6.2.1.1OSERDES基元SDR模式时序 (27)6.2.2单个OSERDES单元设计(DDR) (27)6.2.2.1OSERDES配置参数 (28)6.2.2.2设计思想 (28)6.2.2.3仿真结果 (28)6.2.2.1OSERDES基元SDR模式时序 (29)6.2.3OSERDES宽度扩展 (29)6.2.3.1设计实例 (29)6.2.3.1仿真结果 (31)1目的为了学习xilinx serdes原语的使用，以及交流学习经验，在工程项目中方便的应用SERDES进行设计，故编写此文档。

Xilinx-FPGA配置的一些细节

Xilinx-FPGA配置的一些细节Xilinx FPGA配置的一些细节2010年07月03日星期六 14:260 参考资料(1) Xilinx: Development System Reference Guide. dev.pdf, v10.1在Xilinx的doc目录下有。

(2) Xilinx: Virtex FPGA Series Configuration and Readback. XAPP138 (v2.8) March 11, 2005在Xilinx网站上有，链接/bvdocs/appnotes/xap p138.pdf(3)Xilinx: Using a Microprocessor to Configure Xilinx FPGAs via Slave Serial or SelectMAP Mode.XAPP502 (v1.5) December 3, 2007在Xilinx网站上有，链接/bvdocs/appnotes/xap p502.pdf注：此外xapp139和xapp151也是和配置相关的。

(4)Xilinx: Virtex-4 Configuration Guide. UG071 (v1.5) January 12, 2007(5) Tell me about the .BIT file format.链接：/FAQ_Pages/0026_Tell_me_about_bit_files.htm1 Xilinx配置过程主要讲一下Startup Sequence。

Startup Sequence由8个状态组成.除了7是固定的之外，其它几个的顺序是用户可设置的，而且Wait for DCM和DCI是可选的。

其中默认顺序如下：这些在ISE生成bit文件时通过属性页设定。

这几个状态的具体含义如下：Release_DONE : DONE信号变高GWE : 使能CLB和IOB，FPGA的RAMs和FFs可以改变状态GTS : 激活用户IO，之前都是高阻。

2023年大学_EDA技术与VHDL第二版(潘松著)课后习题答案下载

2023年EDA技术与VHDL第二版（潘松著）课后习题答案下载EDA技术与VHDL第二版（潘松著）课后答案下载第1章 EDA技术概述1.1 EDA技术及其发展1.1.1 EDA技术的发展1.1.2 EDA技术的涵义1.1.3 EDA技术的基本特征1.2 EDA技术的主要内容及主要的EDA厂商1.2.1 EDA技术的主要内容1.2.2 主要EDA厂商概述1.3 EDA技术实现目标1.3.1 超大规模可编程逻辑器件1.3.2 半定制或全定制ASIC1.3.3 混合ASIC1.4 EDA技术应用1.4.1 EDA技术应用形式1.4.2 EDA技术应用场合1.5 EDA技术的发展趋势1.5.1 可编程器件的发展趋势1.5.2 软件开发工具的发展趋势1.5.3 输入方式的发展趋势__小结思考题和习题第2章大规模可编程逻辑器件2.1 可编程逻辑器件概述2.1.1 PLD的'发展进程2.1.2 PLD的种类及分类方法2.2 简单可编程逻辑器件2.2.1 PLD电路的表示方法及有关符号 2.2.2 PROM基本结构2.2.3 PLA基本结构2.2.4 PAL基本结构2.2.5 GAL基本结构2.3 复杂可编程逻辑器件2.3.1 CPLD基本结构2.3.2 Altera公司器件2.4 现场可编程逻辑器件2.4.1 FPGA整体结构2.4.2 Xilinx公司FPGA器件2.5 在系统可编程逻辑器件2.5.1 ispLSl/pLSl的结构2.5.2 Lattice公司ispLSI系列器件 2.6 FPGA和CPLD的开发应用2.6.1 CPLD和FPGA的编程与配置2.6.2 FPGA和CPLD的性能比较2.6.3 FPGA和CPLD的应用选择__小结思考题和习题第3章 EDA设计流程与开发3.1 EDA设计流程3.1.1 设计输入3.1.2 综合3.1.3 适配3.1.4 时序仿真与功能仿真3.1.5 编程下载3.1.6 硬件测试3.2 ASIC及其设计流程3.2.1 ASIC设计方法3.2.2 一般的ASIC设计流程3.3 可编程逻辑器件的开发环境 3.4 硬件描述语言3.5 IP核__小结思考题和习题第4章硬件描述语言VHDL4.1 VHDL概述4.1.1 VHDL的发展历程4.1.2 VHDL的特点4.2 VHDL程序基本结构4.2.1 实体4.2.2 结构体4.2.3 库4.2.4 程序包4.2.5 配置4.3 VHDL基本要素4.3.1 文字规则4.3.2 数据对象4.3.3 数据类型4.3.4 运算操作符4.3.5 VHDL结构体描述方式 4.4 VHDL顺序语句4.4.1 赋值语句4.4.2 IF语句4.4.3 等待和断言语句4.4.4 cASE语句4.4.5 LOOP语句4.4.6 RETIARN语句4.4.7 过程调用语句4.4.8 REPORT语句4.5 VHDL并行语句4.5.1 进程语句4.5.2 块语句4.5.3 并行信号代人语句4.5.4 并行过程调用语句4.5.5 并行断言语句4.5.6 参数传递语句4.5.7 元件例化语句__小结思考题和习题第5章 QuartusⅡ软件及其应用5.1 基本设计流程5.1.1 建立工作库文件夹和编辑设计文件 5.1.2 创建工程5.1.3 编译前设计5.1.4 全程编译5.1.5 时序仿真5.1.6 应用RTL电路图观察器5.2 引脚设置和下载5.2.1 引脚锁定5.2.2 配置文件下载5.2.3 AS模式编程配置器件5.2.4 JTAG间接模式编程配置器件5.2.5 USBBlaster编程配置器件使用方法 __小结思考题和习题第6章 VHDL应用实例6.1 组合逻辑电路设计6.1.1 基本门电路设计6.1.2 译码器设计6.1.3 数据选择器设计6.1.4 三态门设计6.1.5 编码器设计6.1.6 数值比较器设计6.2 时序逻辑电路设计6.2.1 时钟信号和复位信号6.2.2 触发器设计6.2.3 寄存器和移位寄存器设计6.2.4 计数器设计6.2.5 存储器设计6.3 综合实例——数字秒表的设计__小结思考题和习题第7章状态机设计7.1 一般有限状态机7.1.1 数据类型定义语句7.1.2 为什么要使用状态机 7.1.3 一般有限状态机的设计 7.2 Moore型有限状态机设计 7.2.1 多进程有限状态机7.2.2 单进程有限状态机7.3 Mealy型有限状态机7.4 状态编码7.4.1 状态位直接输出型编码 7.4.2 顺序编码7.4.3 一位热码编码7.5 状态机处理__小结思考题和习题第8章 EDlA实验开发系统8.1 GW48型实验开发系统原理与应用8.1.1 系统性能及使用注意事项8.1.2 GW48系统主板结构与使用方法8.2 实验电路结构图8.2.1 实验电路信号资源符号图说明8.2.2 各实验电路结构图特点与适用范围简述8.3 GW48CK/GK/EK/PK2系统信号名与芯片引脚对照表 __小结思考题和习题第9章 EnA技术实验实验一：全加器的设计实验二：4位加减法器的设计实验三：基本D触发器的设计实验四：同步清零计数器的设计实验五：基本移位寄存器的设计串人/串出移位寄存器实验六：同步预置数串行输出移位寄存器的设计实验七：半整数分频器的设计实验八：音乐发生器的设计实验九：交通灯控制器的设计实验十：数字时钟的设计EDA技术与VHDL第二版（潘松著）：内容简介《EDA技术与VHDL》主要内容有Altera公司可编程器件及器件的选用、QuartusⅡ开发工具的使用;VHDL硬件描述语言及丰富的数字电路和电子数字系统EDA设计实例。

fpga 设计步骤

fpga 设计步骤
FPGA（可编程逻辑门阵列）设计步骤包括以下几个主要阶段：
1. 确定需求：明确需要实现的功能和性能要求。

2. 设计规划：选择适合的FPGA平台、开发工具和开发语言。

3. 编写RTL（Register Transfer Level）代码：使用HDL（硬件描述语言）如VHDL或Verilog编写设计代码。

4. 仿真验证：使用仿真工具模拟设计的功能和性能，通过验证测试向设计中添加调整和修正。

5. 进行综合（Synthesis）：将RTL代码转化为门级电路表示。

6. 进行布局布线（Place and Route）：根据FPGA架构的要求
将设计映射到FPGA中。

7. 生成位流文件（Bitstream）：将布局布线后的设计编译为可配置FPGA的位流文件。

8. 下载位流文件：将位流文件下载到目标FPGA设备。

9. 进行时序分析：对设计进行时序分析并验证。

如果不符合时序要求，可能需要进行时序优化。

10. 硬件验证：将设计加载到FPGA并进行功能和性能测试。

11. 调试和优化：在实际测试中发现问题，并对设计进行调试和优化。

12. 文档编写：根据项目要求编写设计文档，包括设计细节、测试方法和结果等。

需要注意的是，以上步骤可以根据具体的项目和需求进行调整和扩展。

此外，熟悉FPGA架构和相关开发工具以及编程语言是进行FPGA设计的基本要求。

Xilinx_FPGA中文教程

Spartan-3E Starter Kit Board User GuideChapter 1: Introduction and OverviewChapter 2: Switches, Buttons, and KnobChapter 3: Clock SourcesChapter 4: FPGA Configuration OptionsChapter 5: Character LCD ScreenChapter 6: VGA Display PortChapter 7: RS-232 Serial PortsChapter 8: PS/2 Mouse/Keyboard PortChapter 9: Digital to Analog Converter (DAC)Chapter 10: Analog Capture CircuitChapter 11: Intel StrataFlash Parallel NOR Flash PROM Chapter 12: SPI Serial FlashChapter 13: DDR SDRAMChapter 14: 10/100 Ethernet Physical Layer Interface Chapter 15: Expansion ConnectorsChapter 16: XC2C64A CoolRunner-II CPLDChapter 17: DS2432 1-Wire SHA-1 EEPROMChapter 1：Introduction and OverviewSpartan-3E 入门实验板使设计人员能够即时利用Spartan-3E 系列的完整平台性能。

设备支持设备支持：：Spartan-3E 、CoolRunner-II关键特性关键特性：：Xilinx 器件: Spartan-3E (50万门，XC3S500E-4FG320C), CoolRunner™-II (XC2C64A-5VQ44C)与Platform Flash(XCF04S-VO20C)时钟时钟：：50 MHz 晶体时钟振荡器存储器: 128 Mbit 并行Flash, 16 Mbit SPI Flash, 64 MByte DDR SDRAM连接器与接口: 以太网10/100 Phy, JTAG USB 下载,两个9管脚RS-232串行端口, PS/2类型鼠标/键盘端口, 带按钮的旋转编码器, 四个滑动开关,八个单独的LED 输出, 四个瞬时接触按钮, 100管脚hirose 扩展连接端口与三个6管脚扩展连接器显示器: VGA 显示端口，16 字符- 2 线式 LCD电源电源：：Linear Technologies 电源供电，TPS75003三路电源管理IC 市场: 消费类, 电信/数据通信, 服务器, 存储器应用: 可支持32位的RISC 处理器，可以采用Xilinx 的MicroBlaze 以及PicoBlaze 嵌入式开发系统；支持DDR 接口的应用；支持基于Ethernet 网络的应用；支持大容量I/O 扩展的应用。

FPGA的配置及其接口电路的设计

第21卷　第2期电子测量与仪器学报V ol 121　N o 12JOURNAL O F EL ECTRON I C　2007年4月M EASUR E M EN T AND I N STRUM EN T・109　・本项目为福建省教育厅科技资助项目(编号:JA03005)和福建省自然科学基金计划资助项目(编号:Z0512003)。

本文于2005年12月收到。

王灵芝:硕士研究生;黄春晖:教授。

FPGA 的配置及其接口电路的设计王灵芝　林培杰　黄春晖(福州大学物理与信息工程学院,350002)摘　要:本文介绍对X I L I N X 公司Spartan Ⅱ系列的XC2S50的FPG A 配置数据的方法。

提出了利用CP LD 和F LASH 组成串行配置系统实现对FPG A 的上电配置以及通过计算机并口实现数据的传送和监测的方法。

对内部的控制电路的电路结构、软件设计等方面进行了阐述。

在此系统之上实现了计算机串口与S DRAM 之间的相互通信。

实验结果表明系统功能可靠、实用。

经测试系统最大时钟频率可以达到761923MHz,F LAS H 的读写速率可达到111Mbs 。

与基于单片机配置的方法比较,高速安全的完成对FPG A 的上电配置。

关键词:FPG A,CP LD,F LAS H,串行配置中图分类号:T N43 文献标识码:BConf i gura ti on of FPGA and D esi gn of Its I n terface C i rcu itW ang L ingzhi L in Peijie Huang Chunhui(College of Physics and I nfor mati on Engineering of fuzhou university Fuzhou 350002,China )Abstract:The article intr oduces a configurati on method f or XC2S50FPG A,which is a me mber of Spartan Ⅱfa m ily fr om X I L I N X cor porati on .The configurati on method uses a serial syste m composed of CP LD&F LASH,and realizes data trans m itting and monit oring thr ough the parallel port of a computer .The circuit structure of the contr ol circuit and the s oft w are design are ex p lained .The interface bet w een S DRM and FPG A was designed,and mutual communicati on bet w een the serial port of the computer and S DRAM was realized .Experi m ent result indicates that the syste m functi ons stably and reliably and is p ractical;thr ough testing,the maxi m um syste m cl ock frequency rea 2ches t o 76.923MHz,the reading and writing s peed of F LASH reaches up t o 111Mbs .Compared with m icr ocon 2tr oller configurati on method,the p r oposed method can safely configure FP AG with high s peed during power on .Keyword:FPG A,CP LD ,F LASH,serial configurati on 1 FPG A /CP LD 既继承了ASI C 的大规模、高集成度、高可靠性的优点,又克服了普通ASI C 周期长、投资大、灵活性差的缺点,逐步成为复杂数字硬件电路的理想选择[1-2]。

fpga的硬件设计流程

fpga的硬件设计流程FPGA是Field Programmable Gate Array的缩写，指的是由可编程逻辑门实现的可编程逻辑设备。

FPGA在嵌入式领域拥有广泛的应用，如高速通信、数据处理、图像处理等。

在FPGA应用中，硬件设计流程是至关重要的一步。

第一步：确定应用需求与设计规格在开始FPGA硬件设计之前，我们需要确定FPGA的应用需求以及设计规格。

例如，我们需要确定FPGA板卡的尺寸、工作频率、IO口数量、运行环境等因素。

第二步：选择FPGA芯片选择FPGA芯片涉及到多个因素，例如芯片容量、工作频率、功耗、成本等。

我们需要对比不同品牌及型号的FPGA芯片，选择最符合设计规格要求的FPGA芯片。

第三步：设计硬件框图在确定了FPG芯片和设计规格之后，我们需要根据应用需求和设计规格绘制硬件框图。

硬件框图是设计过程中最重要的一步，它反映了系统的模块、信号流和功能等。

第四步：编写HDL代码FPGA的开发使用一种叫做硬件描述语言（HDL）的语言。

HDL就是一种用于描述硬件电路行为的语言。

设计人员可以使用HDL描述电路结构和逻辑功能。

编写HDL代码时需要按照硬件框图绘制逻辑原理图，然后将逻辑原理图转化为HDL代码。

常用的HDL语言有VHDL和Verilog。

第五步：进行仿真测试在编写好HDL代码后，设计人员可以使用仿真工具对代码进行测试，以确保代码的正确性和功能的实现。

仿真测试可以帮助设计人员发现和纠正代码中存在的问题。

第六步：实现芯片布局和布线在完成HDL代码的测试后，我们需要将代码编译生成二进制文件并读取到FPGA芯片中。

芯片布局和布线是指把HDL代码翻译成可以烧录到FPGA上的物理电路图。

布局将逻辑元件映射到芯片上的位置，布线将逻辑元件之间的连接线映射到FPGA芯片中实际连接线的位置。

第七步：进行仿真测试在实现芯片布局和布线之后，我们需要再次进行仿真测试，以确保FPGA电路图的物理正确性和电气特性。

Xilinx7系列FPGA架构之器件配置（一）

Xilinx7系列FPGA架构之器件配置（一）引言：本系列博文描述7系列FPGA配置的技术参考。

作为开篇，简要概述了7系列FPGA的配置方法和功能。

随后的博文将对每种配置方法和功能进行更详细的描述。

本文描述的配置方法和功能适用于所有7系列家族器件，只有少数例外。

1.概述Xilinx®7系列FPGA通过将特定于应用程序的配置数据（位流）加载到内存中进行配置。

7系列FPGA可以主动从外部非易失性存储设备加载，也可以通过外部智能源（如微处理器、DSP处理器、微控制器、PC或板测试仪）被动进行配置。

在任何情况下，都有两个通用配置数据路径。

第一个是串行数据路径，这种情况需要最少的硬件管脚连接。

第二个数据路径是8位、16位或32位数据路径，用于更高性能或访问（或链接）行业标准接口，非常适合外部数据源，如处理器或x8或x16并行闪存。

与处理器和处理器外围设备一样，Xilinx FPGA可以在线重新编程，编程次数无限制。

由于Xilinx FPGA配置数据存储在CMOS配置锁存器（CCL）中，因此必须在断电后对其进行重新配置。

每次通过专用配置引脚将比特流加载到FPGA器件中。

这些配置引脚可以用作多种不同配置模式的接口：•主动-串行配置模式•从（或被动）-串行配置模式•主动-并行（SelectMAP）配置模式（x8和x16）•主动-并行（SelectMAP）配置模式（x8，x16和x32）•JTAG边界扫描模式•主动-串行SPI Flas配置模式（x1，x2，x4）•主动-字节BPI Flash配置模式（x8，x16），使用并行NOR Flash这些配置模式通过输入管脚M[2:0]设置不同的电平进行模式选择。

M2，M1和M0应该连接至DC电压常量，可以直接接GND或者VCCO_0或者通过上拉或下拉电阻（≤1kΩ）连接至GND或者VCCO_0。

上述几种配置模式中主或者从是以配置时钟管脚CCLK的方向为参考的。

FPGA配置

16
串行时钟(DCLK)在配置结束后内部振荡器关闭。下表列出了DCLK的输出频率。对于Cyclone II FPGA，通过MSEL[]可以选择时钟为20MHz或40MHz。配置的时间与配置文件大小以及DCLK的频率有关，关于AS 方式配置时间的估算请见下一小节。
器件 Cyclone Cyclone II
VCC VCC VCC VCC
R1 10k 10k
R2 JTAG接口 1 3 5 7 9 2 4 6 8 10
VCC (1)
Cyclone(Cyclone II) FP GA
nCE nSTATUS CONF_DONE nCONFIG MSEL0 MSEL1 DATA0 DCLK TCK TDO TMS TDI
12
另外，不同型号FPGA的配置文件大小不同，下表中列出了FPGA在
不压缩情况下二进制配置文件(.rbf)的最大大小。设计者可以根据配置文件的大小来选择合适的配置器件和其它存储器。并可使用压缩功能，来
减小配置文件的大小。
器件类型器件型号 EP1C3 数据大小（Bits）数据大小（Bytes） 627,376 78,422
18
2.2 主动串行配置(AS)的配置时间估算
主动串行配置时间为串行配置器件数据传送到FPGA的时间，
这取决于DCLK的频率以及配置文件的大小。以Cyclone EP1C6器件为例，非压缩的.rbf格式配置文件的
大小为1167216位、DCLK最低频率为14MHz(71ns)，则最大
配置时间为： 1167216*71ns＝82872336ns≈83ms
1. FPGA配置
配置(configuration)是对FPGA的内容进行编程的过程。每次上电后都需要进行配置是基于SRAM工艺FPGA的一个特

Xillybus FPGA 设计者指南说明书

(机器翻译成中文)Xillybus FPGA designer’s guideXillybus Ltd.Version3.1本文档已由计算机自动翻译，可能会导致语言不清晰。

与原始文件相比，该文件也可能略微过时。

如果可能，请参阅英文文档。

This document has been automatically translated from En-glish by a computer,which may result in unclear language.This document may also be slightly outdated in relation tothe original.If possible,please refer to the document in English.Xillybus Ltd.(机器翻译成中文) 1介绍32一般准则52.1Clocking (5)2.2数据宽度 (6)2.3通过FIFO连接 (6)2.4“empty”和“full”信号的行为 (7)3信号说明83.1FPGA信号的命名约定 (8)3.2host到FPGA传输的信号 (8)3.3FPGA到host传输的信号 (9)3.4内存接口信号 (11)3.5quiesce信号 (13)4实施data acquisition144.1介绍 (14)4.2示例代码 (15)4.3FIFO连接 (15)4.4Data acquisition控制 (16)4.5生成EOF (18)4.6试运行 (19)4.7监控缓冲数据量 (20)5simulation的建议方法235.1一般的 (23)5.2模拟asynchronous streams (23)5.3模拟synchronous streams (24)5.4simulation的简化方法 (24)Xillybus FPGA designer’s guide2Xillybus Ltd.(机器翻译成中文)1介绍Xillybus的IP cores旨在通过FIFO或dual-port block RAM与user application logic连接。

FPGA设计方案

FPGA设计方案FPGA（现场可编程门阵列）是一种可实时配置硬件功能的可编程逻辑器件，广泛应用于数字电路设计、嵌入式系统和数字信号处理等领域。

本文将探讨FPGA设计的基本原理、方法和应用。

首先，我们来了解FPGA的基本原理。

FPGA由可编程逻辑单元（CLB）和可编程输入输出单元（IOB）组成。

CLB由可编程查找表（LUT）和触发器构成，可以实现各种逻辑功能。

IOB用于与外部设备进行数据交换。

FPGA还包括时钟分配网络、布线资源和配置存储器等。

FPGA的设计主要包括以下几个步骤。

首先，需求分析，确定设计的目标和功能。

然后，进行系统设计，包括确定硬件组件和接口，以及搭建模块层次结构。

接下来是模块设计，将系统分解为功能模块，并设计每个模块的内部结构。

然后是逻辑设计，使用硬件描述语言（如VHDL或Verilog）编写逻辑电路的描述。

最后是验证和仿真，通过软件仿真、硬件仿真和测试验证设计的正确性和功能。

FPGA设计有着广泛的应用。

在数字电路设计中，FPGA可用于实现各种逻辑电路，如加法器、乘法器、寄存器和状态机等。

在嵌入式系统中，FPGA可用于实现控制逻辑和接口电路，如时钟分频器、串口通信和DMA控制器等。

在数字信号处理中，FPGA可用于实现复杂算法，如数字滤波器、FFT和图像处理等。

FPGA的设计方法有多种。

传统的设计方法是手动设计，即通过手工编写硬件描述语言和手动布线来实现设计。

这种方法需要设计人员具备深厚的硬件知识和经验，并且设计时间长，容易出错。

近年来，出现了自动化设计方法，如高层次综合（HLS）和可编程SoC（PSoC）等。

HLS可以将高级语言（如C或C++）转换为硬件描述语言，大大简化了设计流程。

PSoC将可编程逻辑与微处理器和外设集成在一起，实现了更高的集成度和灵活性。

FPGA设计还面临几个挑战。

首先是设计复杂性。

随着设计规模和功能要求的增加，设计变得越来越复杂。

其次是时序约束。

在FPGA设计中，时序对于电路的正确性至关重要。

FPGA的最小硬件系统设计

FPGA的最小硬件系统设计FPGA（现场可编程门阵列）是一种可编程的集成电路，其具有实现数字电路功能的能力。

然而，要实现一个完整的硬件系统，需要考虑到诸多因素，包括FPGA的资源利用、时序设计、通信接口、外设接口、时钟管理等等。

下面是一个关于FPGA最小硬件系统设计的详细说明。

一、FPGA的资源利用1.时钟资源：FPGA系统通常需要一个时钟源。

最小硬件系统设计中，可以采用一个外部时钟来驱动FPGA系统，这可以通过将时钟信号连接到FPGA的时钟引脚上来实现。

2.逻辑资源：FPGA包含大量的逻辑门用于实现所需的数字逻辑电路功能。

这些逻辑门可以通过在FPGA开发环境中进行引脚映射和逻辑编程来实现。

二、时序设计1.时钟分频：要实现复杂的数字逻辑电路，通常需要使用其他频率的时钟信号。

在FPGA中，可以使用时钟分频电路来生成所需的时钟频率。

2.时序限制：FPGA的时序限制是为了确保逻辑电路能在正确的时间窗口内运行。

时序限制可以通过指定逻辑电路路径上的延迟时间来实现。

三、通信接口1.串口：串口是一种常用的通信接口，适用于与其他设备进行数据交换。

在FPGA系统中，可以通过配置FPGA的引脚和使用适当的通信协议来实现串口通信。

2.并行接口：并行接口主要用于高速数据传输，相对于串口更适合传输大量数据。

在FPGA系统中，可以通过配置引脚和使用适当的并行接口协议来实现并行接口。

四、外设接口1.存储器接口：存储器接口用于与外部存储器进行数据交换。

在FPGA系统中，可以使用存储器控制器和适当的存储器接口协议来实现存储器接口。

2.传感器接口：传感器接口用于与外部传感器进行数据交换。

在FPGA系统中，可以使用模数转换器（ADC）和数字模数转换器（DAC）来实现传感器接口。

五、时钟管理1.时钟分配：在FPGA系统中，需要使用时钟信号来驱动各个模块。

通过时钟分配，可以将时钟信号传输到不同的模块中，这可以通过时钟分配网络来实现。

2.时钟域划分：在FPGA系统中，通常存在多个时钟域。

xilinx_简化FPGA配置设计过程

尽管并行商用 Flash 看起来较快，但由于 CCLK 方面的限制，其实际传输速率明显低于 Platform Flash。由于需要满足串行协议和四线接口方面的要求，SPI 器件明显慢于 Platform Flash 和并行 Flash 解决方案。
供应来源
尽管商用 Flash 供应商很多，但却存在两个隐患：
WP253 (v1.0.1) 2006 年 8 月 7 日
/cn
3
R
配置不仅仅只是连接
增值功能
Platform Flash 提供商用 Flash 不具备的一系列增值功能：压缩、 JTAG 支持、设计修订 (Design revisioning)、轻松访问未使用的存储空间和上电可靠性。
访问未使用的存储空间
大多数 FPGA 比特流都不会填满 PROM 的所有存储器。设计人员可通过 JTAG 接口访问 Platform Flash PROM 内未使用的存储空间。因此，任何未使用的存储空间都可供处理器暂存或启动代码使用（请参阅 [ 参考文件 4]、[ 参考文件 5] 和 [ 参考文件 6]）。
配置不仅仅只是连接
FPGA 配置不仅仅只是连接到 PROM。这款整体解决方案涉及软件、硬件与芯片，其成本包括在以下方面所花费的成本：电路板面积、配置速度、供应来源、其他增值功能，当然还有易用性。如果在开始时没有充分考虑这些因素，可能会给最终设计带来额外的成本，甚至会拖延最终产品的生产发布。
总拥有成本
将 Spartan-3E 器件与并行商用 Flash 配合使用时，最高配置速度为 6 MHz。相比之下，使用 Spartan-3E 器件时，Platform Flash 的最大传输速率为 264 Mb/s (33 MHz x 8 I/O)。

fpgaxilinx课程设计

fpga xilinx课程设计一、教学目标本课程的目标是让学生了解和掌握FPGA和Xilinx的基本概念、原理和应用。

通过本课程的学习，学生应能理解FPGA的工作原理，掌握Xilinx软件的基本操作，并能够利用Xilinx工具进行简单的FPGA设计。

1.理解FPGA的基本概念和原理。

2.掌握Xilinx软件的基本操作。

3.了解FPGA在数字电路设计中的应用。

4.能够使用Xilinx工具进行简单的FPGA设计。

5.能够进行FPGA的编程和配置。

6.能够对FPGA设计进行仿真和测试。

情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和实践能力。

2.增强学生对电子技术的兴趣和热情。

3.培养学生团队合作和解决问题的能力。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括FPGA的基本概念和原理、Xilinx软件的基本操作以及FPGA在数字电路设计中的应用。

1.FPGA的基本概念和原理：介绍FPGA的定义、工作原理和特点，以及FPGA在数字电路设计中的应用。

2.Xilinx软件的基本操作：介绍Xilinx软件的安装和启动，以及基本的FPGA设计流程，包括设计输入、综合、布局布线和编程配置等步骤。

3.FPGA在数字电路设计中的应用：介绍FPGA在数字电路设计中的典型应用案例，如数字信号处理、数字逻辑控制等，并通过实例讲解FPGA设计的具体过程和方法。

三、教学方法本课程采用多种教学方法，包括讲授法、案例分析法和实验法等，以激发学生的学习兴趣和主动性。

1.讲授法：通过教师的讲解，让学生了解和掌握FPGA和Xilinx的基本概念和原理。

2.案例分析法：通过分析典型的FPGA应用案例，让学生了解FPGA在数字电路设计中的应用和实现方法。

3.实验法：通过实验操作，让学生亲手实践FPGA的设计和编程，培养学生的实际操作能力和实践能力。

四、教学资源本课程所需的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。

1.教材：选用合适的教材，用于引导学生学习和理解FPGA和Xilinx的基本概念和原理。

第7章 Xilinx ISE6.1i简明教程

第七章 XILINX ISE6.1i简明教程在本章里介绍Xilinx公司FPGA/CPLD的集成开发环境——ISE（Xilinx Integrated Software Environment）6.1i软件的简单使用，该软件环境集成了FPGA的整个开发过程所用到的工具，不过仿真工具除外。

本章主要介绍了在VHDL、VerilogHDL、原理图以及EDIF 网表方式进行设计输入、用ModelSim仿真工具对设计进行功能仿真和时序仿真以及将数据流文件加载到FPGA等方面的内容。

本章给初学者演示了一个完整的实现FPGA设计的开发流程，没有涉及较深入的细节问题，阅读并练习本章介绍的各节，读者就有足够的信心去把精力放到设计本身，而不是放到掌握ISE软件上来。

如果你有HDL语言方面的基础，读完本章，也许你会发现，原来开发FPGA并不神秘，而且是如此容易上手。

关于较为深入的方面，可以参阅ISE高级设计工具一章。

7.1设计准备7.1.1 ISE6.1i软件的安装ISE6.1i软件本身共有两张光盘，包括了ISE的各种工具。

如果读者需要对设计进行仿真，可以安装ModelSim，一般在购买ISE时会有一张ModelSim的光盘，该光盘为ModelSim的Xilinx 版本ModelSimXE（XilinxEdition）。

当然也可以直接购买ModelSim的其他版本，再将Xilinx 的库文件编译即可使用，与ISE6.1i对应的ModelSim版本为5.7版本，ISE软件和ModelSim软件的更新非常快，在写这本书的时候，ModelSim5.8已经发布了，ModelSim的任何版本可以从该公司网站/上免费下载，所谓的购买就是购买License文件，好了，关于ModelSim的介绍就先说到这里，在ModelSim使用一章中将详细再讲。

在安装时，先放入第一张光盘，运行setup.exe文件，输入申请的注册号码，根据提示一步一步地确认既可正常安装，第一张光盘安装完成之后，放入第二张光盘，运行setup.exe文件，再根据提示信息一步一步完成安装。

fpga配置过程（转载）

fpga配置过程（转载）fpga 配置时序图如下1.FPGA器件有三类配置下载⽅式：主动配置⽅式（AS）和被动配置⽅式（PS）和最常⽤的(JTAG)配置⽅式。

AS 由FPGA器件引导配置操作过程，它控制着外部存储器和初始化过程，EPCS系列.如EPCS1,EPCS4配置器件专供AS模式，⽬前只⽀持 Stratix II 和Cyclone系列。

使⽤Altera串⾏配置器件来完成。

Cyclone器件处于主动地位，配置器件处于从属地位。

配置数据通过DATA0引脚送⼊ FPGA。

配置数据被同步在DCLK输⼊上，1个时钟周期传送1位数据。

PS（被动串⾏）则由外部计算机或控制器控制配置过程。

所有altera FPGA都⽀持这种配置模式。

通过altera 的下载电缆、加强型配置器件（EPC16，EPC8，EPC4）等配置器件或智能主机（如微处理器和CPLD）来完成，在PS配置期间，配置数据从外部储存部件（这些存储器可以是altera配置器件或单板上的其他flash器件），通过DATA0引脚送⼊FPGA。

配置数据在DCLK上升沿锁存，1个时钟周期传送1位数据。

FPP（快速被动并⾏）：该配置模式只有在stratix系列和APEX II中⽀持；PPA（被动并⾏异步）：该配置模式在stratix 系列、APEX II、APEX 20K、mercury、ACEX 1K和FLEX 10K中⽀持；PPS（被动并⾏同步）：这种模式只有⼀些较⽼的器件⽀持，APEX II、APEX 20K、mercury、ACEX 1K和FLEX 10K。

PSA（被动串⾏异步）：只有在FLEX 6000器件中⽀持。

JTAG接⼝是⼀个业界标准,主要⽤于芯⽚测试等功能,使⽤IEEE Std 1149.1联合边界扫描接⼝引脚，⽀持JAM STAPL标准，可以使⽤Altera下载电缆或主控器来完成。

FPGA配置过程：在FPGA正常⼯作时，配置数据存储在SRAM中，这个SRAM单元也被称为配置存储器（configure RAM）。

Xilinx FPGA开发环境的配置

Xilinx FPGA 开发环境的配置一、配置Modelsim ISE 的Xilinx 的仿真库1、编译仿真库:A、先将Modelsim 安装目录C=Modeltech_6.2b 下面的modelsim.ini 改成存档格式(取消只读模式);B、在DOS 环境中，进入Xilinx 的根目录，然后依次进入bin，nt 目录; C、compxlib -s mti_se -f all -l all -o C:Modeltech_6.2bxilinx_libs。

注意:需要根据你安装的modelsim 目录更改C:Modeltech_6.2b然后就Ok 了，就可以的ISE 中启动Modelsim 进行所有的仿真了。

2、如何在Xilinx ISE 中使用Modelsim ISE，Synplify 进行综合和仿真:A、打开Xilinx ISE，新建一个Project;①、在菜单File 中选择New Project，弹出如下的对话框:②、输入Project 名称，并选择好Project 保存的路径，然后下一步:按照上边的参数进行设置(针对于Spatan 3E 的开发板)，然后单击下一步，进入到后面的界面:③、单击New Source 按钮，并按照下面的设置来操作:④、参照下面的参数，进行设置，然后一直选择默认选项，一直到完成。

最后生成的项目界面如下B、输入代码，然后用Synplify 综合:①、参考代码:entity Count iS Port(CLK :in STD_LOGIC; RESET :in STD_LOGIC; LOAD :in STD_LOGIC; DATA IN:in STD_LOGIC_VECTOR(3 downto 0); Qout :out STD_LOGIC_VECTOR(3 downto 0));end Count;architecture Behavioral of Count issignal。

fpga配置芯片

fpga配置芯片FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种灵活可编程的芯片，可以通过配置来实现不同的电路功能。

它拥有矩阵式的可编程逻辑单元（PLU）和可编程的连线资源（Interconnect）。

配置芯片是将特定的逻辑电路输出信号烧录到FPGA内部的存储器中，使其在运行时能够按照所需的功能来工作。

FPGA配置芯片的过程主要包括以下几个步骤：1. 设计和编写硬件描述语言（HDL）代码：首先，需要使用HDL语言（如Verilog、VHDL）来描述所需的逻辑电路功能。

HDL代码可以分为结构化编程和行为编程两种方式，具体编写的内容包括输入输出端口的定义、逻辑门的连接等。

2. 仿真和验证设计：在进行配置芯片之前，需要使用仿真工具对HDL代码进行验证，确保设计的正确性。

通过仿真可以检查逻辑电路是否按照预期工作，并可以进行调试和优化。

3. 合成：合成是将HDL代码转换为实际的逻辑电路的过程。

合成工具将HDL代码进行优化和转换，生成一个包含逻辑门和连线的网络表示。

4. 实现：在实现过程中，将逻辑网进行布局和布线，将逻辑门放置在FPGA芯片的逻辑单元中，并将它们之间的连线连接起来。

布局是指确定逻辑门在FPGA芯片上的位置，布线是指将逻辑门之间的连接线路连接起来，确保信号能够正确传输。

5. 生成比特流文件：配置芯片的最后一步是将实现的电路转化为比特流文件。

这些文件包含了逻辑门和连线的配置信息，以及其他必要的控制信号等。

6. 下载比特流文件：最后，在配置芯片的时候，需要将比特流文件下载到FPGA芯片的内存中。

下载可以通过专用的下载线缆或者其他接口来进行。

FPGA配置芯片的优点是它的可编程性和灵活性。

通过重新配置FPGA芯片，可以实现不同的电路功能，极大地提高了开发和测试的效率。

同时，FPGA配置芯片还可以减少硬件设计的成本和时间，并且能够快速响应市场需求的变化。

总的来说，FPGA配置芯片是将特定的逻辑电路功能烧录到FPGA芯片中的过程，它通过硬件描述语言的编写和优化、仿真和验证设计、合成、实现、生成比特流文件和下载等步骤来完成。

FPGA设计开发软件ISE使用技巧之：ISE软件的安装与启动

FPGA设计开发软件ISE使用技巧之：ISE软件的安装与启动
6.2.1 ISE软件的安装
ISE的安装转变了license管理方式，在安装后并不需要任何license 支持，仅仅是在这安装过程式中输入ISE的注册序列号(Register ID)即可。

ISE 7.1i安装启动界面6.1所示。

图6.1 ISE 7.1i安装启动界面
安装ISE时只需要按照所选的版本是在PC机或工作站上，然后按照软件的提醒安装即可，这里不做具体讲述，只对安装的几个问题举行解释。

1.环境变量的设置
安装过程结束后，为了能正常用法ISE，还需要设置ISE的环境变量。

假设PC机上ISE的安装名目为C:\。

(1)假如操作系统是Windows 98，需要在austoexec.bat文件中加入：set Xilinx = c:\Xilinx //设置环境变量
set PATH = %Xilinx%\bin\nt //设置系统路径
(2)假如操作系统是Windows 2000，右键单击“我的电脑”，挑选“属性”/“高级”/“环境变量”选项，在环境变量中加入：
变量名：Xilinx
变量值：C:\Xilinx
6.2所示。

图6.2 Windows 2000环境变量配置
(3)假如操作系统是Windows NT，加入过程与Windows 2000相像。

右
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