Nexys3板卡硬件電路以及ISE

1、 何賓何賓Tel： email: XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程 何賓何賓 Telemail: 版權(quán)所有，禁止未經(jīng)授權(quán)的商業(yè)使用行為 XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Xilinx公司軟件平臺介紹公司軟件平臺介紹-開發(fā)工具 ISE Design Suite涉及了FPGA設(shè)計的各個應(yīng)用方面，包括邏輯開發(fā)、數(shù)字信號處理系統(tǒng)以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)等FPGA開發(fā)的主要應(yīng)用領(lǐng)域，主要包括 1）ISE Foundation：集成開發(fā)工具 2） EDK：嵌入式開發(fā)套件 3）DSP_TOOLs：數(shù)

2、字信號處理開發(fā)工具 4）ChipScope Pro：在線邏輯分析儀工具 5）PlanAhead：用于布局和布線等設(shè)計分析工具XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Xilinx公司軟件平臺介紹公司軟件平臺介紹-軟件組成（ISE13.3開發(fā)套件）在線邏輯分析在線邏輯分析儀工具儀工具片上系統(tǒng)開發(fā)片上系統(tǒng)開發(fā)規(guī)劃工具規(guī)劃工具集成開發(fā)環(huán)集成開發(fā)環(huán)境境數(shù)字信號處理開發(fā)數(shù)字信號處理開發(fā)工具工具XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Xilinx公司軟件平臺介紹公司軟件平臺介紹-ISE Foundation軟件 ISE Foundation軟件是Xilinx公司推出的FPGA/CPL

3、D集成開發(fā)環(huán)境，不僅包括邏輯設(shè)計所需的一切，還具有簡便易用的內(nèi)置式工具和向?qū)?，使得I/O分配、功耗分析、時序驅(qū)動設(shè)計收斂、HDL仿真等關(guān)鍵步驟變得容易而直觀。XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Xilinx公司軟件平臺介紹公司軟件平臺介紹-嵌入式設(shè)計工具EDK軟件 嵌入式設(shè)計工具（Embedded Design Kit，EDK）是Xilinx公司推出的FPGA嵌入式開發(fā)工具，包括：l嵌入式硬件平臺開發(fā)工具（嵌入式硬件平臺開發(fā)工具（Xilinx Platform Studio，XPS）l嵌入式軟件開發(fā)工具（嵌入式軟件開發(fā)工具（Software Platform Studio SD

4、K） 支持嵌入式IBM PowerPC硬件處理器核、Xilinx MicroBlaze軟處理器核、（新版本支持ARM Cortex-A9硬核處理器），以及開發(fā)所需的技術(shù)文檔和IP，為設(shè)計嵌入式可編程系統(tǒng)提供了全面的解決方案。 XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Xilinx公司軟件平臺介紹公司軟件平臺介紹-System Generator軟件 Xilinx公司推出了簡化FPGA數(shù)字處理系統(tǒng)的集成開發(fā)工具System Generator，快速、簡易地將DSP系統(tǒng)的抽象算法轉(zhuǎn)化成可綜合的、可靠的硬件系統(tǒng)，為DSP設(shè)計者掃清了編程的障礙。System Generator和Mathwo

5、rks公司的Matlab軟件中的Simulink工具箱實現(xiàn)無縫鏈接。XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Xilinx公司軟件平臺介紹公司軟件平臺介紹-ChipScope Pro軟件 Xilinx公司推出了在線邏輯分析儀，通過軟件方式為用戶提供穩(wěn)定和方便的解決方案。該在線邏輯分析儀不僅具有邏輯分析儀的功能，而且成本低廉、操作簡單，因此具有極高的實用價值。 ChipScope Pro既可以獨立使用，也可以在ISE集成環(huán)境中使用，非常靈活，為用戶提供方便和穩(wěn)定的邏輯分析解決方案，支持Spartan和Virtex全系列FPGA芯片。 ChipScope Pro將邏輯分析器?？偩€分析器和

6、虛擬I/O小型軟件核直接插入到用戶的設(shè)計當(dāng)中，可以直接查看任何內(nèi)部信號和節(jié)點，包括嵌入式硬或軟處理器。XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Xilinx公司軟件平臺介紹公司軟件平臺介紹-PlanAhead軟件 PlanAhead工具簡化了綜合與布局布線之間的設(shè)計步驟，能夠?qū)⒋笮驮O(shè)計劃分成較小的、更易于管理的模塊，并集中精力優(yōu)化各個模塊。 此外，還提供了一個直觀的環(huán)境，為用戶設(shè)計提供原理圖、平面布局規(guī)劃或器件圖，可快速確定和改進設(shè)計的層次，以便獲得更好的結(jié)果和更有效地使用資源，從而獲得最佳的性能和更高的利用率，極大地提升了整個設(shè)計的性能和質(zhì)量。XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系

7、列課程系列課程Xilinx公司公司ISE13.3軟件介紹軟件介紹 -ISE主界面窗口界面XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Xilinx公司公司ISE13.3軟件介紹軟件介紹 -ISE主界面Design窗口界面 ISE的主界面可以分為4個子窗口。在主界面窗口的左上面是設(shè)計（Design）面板，其中包括：Start，Design，F(xiàn)ile和Library面板，通過選擇不同的面板來顯示和訪問工程的源文件，以及訪問當(dāng)前所選擇源文件的運行處理。Start面板提供了快速訪問打開的工程和經(jīng)常訪問的參考資料，文件和教程。 XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Xilinx公司公

8、司ISE13.3軟件介紹軟件介紹 -ISE主界面Design窗口界面 1設(shè)計（Design）面板 設(shè)計面板提供了到View，Hierarchy和Processes面板的訪問功能。 1）View面板 如下圖所示View面板的單選按鈕，使設(shè)計者能在層次（Hierarchy）面板下查看與實現(xiàn)（Implementation）或者仿真（Simulation）設(shè)計流程相關(guān)的源文件模塊。XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Xilinx公司公司ISE13.3軟件介紹軟件介紹 -ISE主界面Design窗口界面 如下圖所示，如果設(shè)計者選擇了仿真，則必須從下拉框中選擇一個仿真的階段：lPost-T

9、ranslate(綜合后綜合后)lPost-Map（映射后）（映射后）lPost-Route（布線后）（布線后）XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Xilinx公司公司ISE13.3軟件介紹軟件介紹 -ISE主界面Design窗口界面 2）層次（Hierarchy）面板 如圖4.4所示，層次面板顯示了工程的名字，目標(biāo)器件，用戶文檔和下圖View面板選擇設(shè)計流程相關(guān)的設(shè)計源文件。在設(shè)計面板中，允許設(shè)計者只查看與所選擇設(shè)計流程（實現(xiàn)或者仿真）相關(guān)的那些文件。XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Xilinx公司公司ISE13.3軟件介紹軟件介紹 -ISE主界面Desi

10、gn窗口界面 層次面板中的每個文件都有一個相關(guān)的圖標(biāo)。圖標(biāo)表示了文件的類型（HDL文件，原理圖，IP核或者文本文件）。 如上圖所示，如果文件包含一個底層次，則圖標(biāo)的左邊前加“+”符號。通過點擊+符號，可以展開層次。通過鼠標(biāo)雙擊上圖中的文件名字，可以打開文件進行編輯。XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Xilinx公司公司ISE13.3軟件介紹軟件介紹 -ISE主界面Design窗口界面 3）處理（Process）面板 如下圖所示，處理面板對上下文敏感，基于在Source面板中所選的源文件的類型變化處理面板的內(nèi)容。從處理面板中，設(shè)計者可以運行功能，這些功能用來定義、運行和分析設(shè)計

11、。處理面板提供了下面的功能：XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Xilinx公司公司ISE13.3軟件介紹軟件介紹 -ISE主界面Design窗口界面 Design Summary/Report（設(shè)計總結(jié)（設(shè)計總結(jié)/報告）報告） 用于訪問設(shè)計報告、消息和結(jié)果數(shù)據(jù)的總結(jié)。也能執(zhí)行消息過濾器。用于訪問設(shè)計報告、消息和結(jié)果數(shù)據(jù)的總結(jié)。也能執(zhí)行消息過濾器。 Design Utility（設(shè)計實用工具）（設(shè)計實用工具） 用于訪問符號生成、例化模板，察看命令行歷史和仿真庫編譯。用于訪問符號生成、例化模板，察看命令行歷史和仿真庫編譯。 User Constraints（用戶約束）（用戶約束）

12、 用于訪問位置和時序約束。用于訪問位置和時序約束。 Synthesis（綜合）（綜合） 用于訪問檢查語法、綜合、查看用于訪問檢查語法、綜合、查看RTL和技術(shù)原理圖和綜合報告。取決于和技術(shù)原理圖和綜合報告。取決于所選擇的綜合工具，可用的綜合過程也是不一樣的。所選擇的綜合工具，可用的綜合過程也是不一樣的。 Implement Design（實現(xiàn)設(shè)計）（實現(xiàn)設(shè)計） 提供訪問綜合工具和實現(xiàn)后分析工具。提供訪問綜合工具和實現(xiàn)后分析工具。 Generate Programming File（生成編程文件）（生成編程文件） 訪問比特流生成。訪問比特流生成。 Configure Target Device（配

13、置目標(biāo)器件）（配置目標(biāo)器件） 訪問配置工具，用于創(chuàng)建科編程的文件和編程目標(biāo)器件。訪問配置工具，用于創(chuàng)建科編程的文件和編程目標(biāo)器件。XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Xilinx公司公司ISE13.3軟件介紹軟件介紹 -ISE主界面Design窗口界面 2File（文件）面板 如右圖所示，文件面板提供了一個平面的，排序的工程內(nèi)所有文件的源文件列表。文件可以通過是同中的任何一類進行分類?？梢酝ㄟ^使用鼠標(biāo)點擊文件名字，選擇“Source Properities”來查看每個文件的屬性和修改文件。圖4.6 文件面板界面XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Xilinx公司

14、公司ISE13.3軟件介紹軟件介紹 - ISE主界面控制臺面板 在ISE主界面的底部是控制臺（Console）面板，包括：Console，Error和Warnings面板，顯示了狀態(tài)信息，錯誤和警告。ISE主界面的右邊是多文檔界面MDI窗口，稱為工作空間（Workspace）。 XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Xilinx公司公司ISE13.3軟件介紹軟件介紹 - ISE主界面控制臺面板 1. Console（控制臺）面板（控制臺）面板 控制臺提供了所有來自處理運行的標(biāo)準輸出。窗口顯示了控制臺提供了所有來自處理運行的標(biāo)準輸出。窗口顯示了錯誤，警告和消息信息。錯誤用紅色的錯誤

15、，警告和消息信息。錯誤用紅色的x表示。警告用表示。警告用!表表示。示。 2Error（錯誤）面板（錯誤）面板 錯誤面板只顯示錯誤信息。濾掉其它控制臺信息。錯誤面板只顯示錯誤信息。濾掉其它控制臺信息。 3Warings（警告）面板（警告）面板 警告面板只顯示警告信息。濾掉其它控制臺消息。警告面板只顯示警告信息。濾掉其它控制臺消息。XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Xilinx公司公司ISE13.3軟件介紹軟件介紹 -處理(process）子窗口 在該窗口只有一個處理標(biāo)簽。該標(biāo)簽有下列功能： 添加已有文件；創(chuàng)建新文件；察看設(shè)計總結(jié)（訪問符號產(chǎn)生工具，例化模板，察看命令行歷史和仿真

16、庫編輯）；用戶約束文件（訪問和編輯位置和時序約束）；綜合（檢查語法、綜合、察看RTL和綜合報告）；設(shè)計實現(xiàn)（訪問實現(xiàn)工具，設(shè)計流程報告和其它一些工具）；產(chǎn)生可編程文件（訪問配置工具和產(chǎn)生比特流文件）。XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Xilinx公司公司ISE13.3軟件介紹軟件介紹 -腳本（transcript）子窗口 腳本子窗口有5個默認標(biāo)簽:Console，error，warnings ， Tcl shell，find in file。 Console標(biāo)簽顯示錯誤、警告和信息。X表示錯誤，！表示警告。 Warning標(biāo)簽只顯示警告消息。 Error標(biāo)簽只顯示錯誤消息。

17、Tcl shell標(biāo)簽是與設(shè)計人員的交互控制臺。除了顯示錯誤、警告和信息外，還允許輸入ISE特定命令。 Find in file標(biāo)簽顯示的是選擇EditFind in File操作后的查詢結(jié)果。XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Xilinx公司公司ISE13.3軟件介紹軟件介紹 -工作區(qū)（Workspace）子窗口 工作空間使設(shè)計者可以查看設(shè)計報告，文本文件，原理圖和仿真波形。每個窗口的大小都可改變，從ISE離開，在主機面窗口新的位置?？梢云戒仯謱踊蛘哧P(guān)閉。 設(shè)計者可以在主界面的主菜單下選擇View-Panels命令，打開或者關(guān)閉面板。 設(shè)計者還可以在主界面的主菜單下選擇L

18、ayot-Load Default Layot恢復(fù)默認的窗口布局。 XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Xilinx公司公司ISE13.3軟件介紹軟件介紹 -工作區(qū)（Workspace）子窗口XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Nexys3板卡介紹板卡介紹-功能介紹 Digilent公司（http:/ Cole教授 和Gene Apperson教授。 Cole和Apperson看到了一種需求，需要一種基礎(chǔ)的編程開發(fā)板來結(jié)合到他們的課程當(dāng)中。實踐是最好的學(xué)習(xí)方式，于是Cole和Apperson利用他們自己設(shè)計的開發(fā)板，發(fā)展了一種理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)模式。這些開發(fā)

19、板很受學(xué)生的歡迎，他們決定大批量生產(chǎn)并推廣到世界各地，最終實現(xiàn)了他們的愿望讓技術(shù)對所有人來說都易于理解并容易獲得，也就是讓所有人盡享先進數(shù)字技術(shù)。 XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Nexys3板卡介紹板卡介紹-功能介紹XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Nexys3板卡介紹板卡介紹-功能介紹（Nexys3的結(jié)構(gòu)）XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Nexys3板卡介紹板卡介紹-功能介紹（電源模塊）XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Nexys3板卡介紹板卡介紹-功能介紹（UART接口）XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課

20、程系列課程Nexys3板卡介紹板卡介紹-功能介紹（功能介紹（基本基本I/O接口）接口）XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Nexys3板卡介紹板卡介紹-功能介紹（功能介紹（7段數(shù)碼管電路）段數(shù)碼管電路）XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Nexys3板卡介紹板卡介紹-功能介紹（功能介紹（VGA接口）接口）XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Nexys3板卡介紹板卡介紹-功能介紹（功能介紹（擴展擴展I/O接口）接口）XILINX SOC競賽培訓(xùn)競賽培訓(xùn)系列課程系列課程Nexys3板卡介紹板卡介紹-功能介紹（功能介紹（擴展擴展I/O接口信號定義）接口信號定義）