FPGA开发流程简介课件

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1、2024/4/241基于基于FPGA IP核的滤波器设计核的滤波器设计2024/4/242背景背景1 1设计指标设计指标2 2软件设计软件设计3 3硬件实现硬件实现4 4参考文献参考文献5 5主要内容主要内容2024/4/243一一.背景背景引信发展趋势2024/4/244一一.背景背景调频谐波定距引信原理方框图2024/4/245二二.设计指标设计指标带通滤波器指标如下：采样率为 5MHz，阻带下截止频率为500KHz 通带下截止频率为595KHz 通带上截止频率为605KHz 阻带上截止频率为700KHz 通带衰减为0.1dB 阻带衰减为60dB2024/4/246三三.软件设计软件设计1

2、.软件简介2.IP核介绍3.开发流程4.设计步骤2024/4/247三三.软件设计软件设计1.软件简介 Xilinx(赛灵思)是全球领先的可编程逻辑完整解决方案的供应商，研发、制造并销售应用范围广泛的高级集成电路、软件设计工具以及定义系统级功能的IP核。目前Xilinx满足了全世界对 FPGA产品一半以上的需求。ISE的全称为Integrated Software Environment，即“集成软件环境”，是Xilinx公司的硬件设计工具。该平台集成了从输入、仿真、逻辑综合、布局布线与实现、时序分析、芯片下载与配置、功率分析等几乎所有设计流程所需工具。目前官方提供下载的最新版本是14.4本设

3、计使用的是10.12024/4/248三三.软件设计软件设计1.软件简介标题栏菜单栏工具栏 工程管理区源文件编辑区 过程管理区输出信息显示区状态显示栏2024/4/249三三.软件设计软件设计工程管理区：提供工程及相关文件的显示与管理功能，主要包括源代码页面（Sources）、文件页面（Files）、快照视图（Snapshots）和库视图（Libraries）。其中，源代码视图比较常用，显示源代码层次；文件页面列出工程包含的所有文件；快照是当前工程的备份，设计人员可以随时备份，也可以将当前工程随时恢复到某个备份状态；库视图则显示了工程中用户产生的库内容。2024/4/2410三三.软件设计软件

4、设计过程管理区：本窗口显示的内容取决于工程管理区中所选定的文件。相关操作和FPGA设计流程紧密相关，包括设计输入、综合、仿真、实现和生成配置文件等。对某个文件进行了相应的处理后，在处理步骤的前面会出现一个图标来表示该步骤的状态。2024/4/2411三三.软件设计软件设计2.IP核介绍IP（Intellectual Property）核是具有知识产权的集成电路芯核的总称，是经过反复验证的、具有特定功能的宏模块，与芯片的制造工艺无关，可以移植到不同的半导体工艺中。从提供方式上，通常分为软核、硬核、固核。软核：FPGA设计中指的是对电路的硬件描述，包括逻辑描述、网表和帮助文档。固核：FPGA设计中

5、指的是带有布局规划的软核，通常以RTL代码和对应具体工艺网表的混合形式提供。硬核：FPGA设计中指的是布局工艺固定、经过前端和后端验证的设计，设计人员不能对其修改。2024/4/2412三三.软件设计软件设计2.IP核介绍IP Core 生成器：Xilinx：Core Generator Altera：Mega WizardIP Core 生成器Core Generator提供了大量成熟的、高效的IP核，涵盖工业自动化、基本单元、通信和网络、数字信号处理、FPGA特点与设计、数学函数、记忆与存储单元、标准接口等类别。生成最重要的配置文件后缀.xco.2024/4/2413三三.软件设计软件设计

6、3.开发流程FPGA开发一般流程2024/4/2414三三.软件设计软件设计3.开发流程综合：将设计输入编译成与、或、非门、RAM、触发器等基本逻辑单元组成的逻辑连接网表，而非真实的门级电路。同时生成标准延时文件；实现：将综合生成的逻辑网表配置到具体FPGA芯片上，布局布线是其中最重要的过程。布局将逻辑网表中的硬件原语和底层单元合理的配置到芯片内部的固有硬件结构上，需在速度最优与面积最优之间选择；布线根据布局的拓扑结构，利用芯片内部的各种连线资源，合理、正确地连接各个元件。2024/4/2415三三.软件设计软件设计4.设计步骤A.电路功能设计 xilinx 产品：Spartan类、Virte

7、x类 型号型号系统系统门数门数Slice数目数目分布式分布式RAM块块RAM专用乘专用乘法器法器DCM数数目目最大可最大可用用I/O最大差最大差分分I/O对对XC3S15001500K14976208Kb576Kb3244872212024/4/2416三三.软件设计软件设计4.设计步骤A.电路功能设计 2024/4/2417三三.软件设计软件设计4.设计步骤B.设计输入 ：File-New Project 2024/4/2418三三.软件设计软件设计4.设计步骤B.设计输入 ：在工程管理区右击芯片-New Source2024/4/2419三三.软件设计软件设计4.设计步骤B.设计输入，点击

8、Next2024/4/2420三三.软件设计软件设计4.设计步骤B.设计输入，点击Next，直至finish2024/4/2421三三.软件设计软件设计B.设计输入，生成滤波器系数文件。Matlab fdatool，16位4.设计步骤2024/4/2422三三.软件设计软件设计4.设计步骤B.设计输入，FIR IP核设置2024/4/2423三三.软件设计软件设计4.设计步骤B.设计输入，FIR IP核设置2024/4/24244.设计步骤B.设计输入，FIR IP核设置三三.软件设计软件设计2024/4/24254.设计步骤B.设计输入，FIR IP核设置完成三三.软件设计软件设计2024/

9、4/24264.设计步骤C.设计测试激励，使用DDS IP核 三三.软件设计软件设计2024/4/24274.设计步骤C.设计测试激励源，DDS IP核设置 三三.软件设计软件设计2024/4/24284.设计步骤C.加入测试激励源，完成逻辑连接三三.软件设计软件设计2024/4/24294.设计步骤C.加入测试文件三三.软件设计软件设计2024/4/24304.设计步骤D.功能仿真三三.软件设计软件设计2024/4/24314.设计步骤D.功能仿真结果0.49MHz0.6MHz0.7MHz三三.软件设计软件设计2024/4/24324.设计步骤E.添加用户约束三三.软件设计软件设计2024/

10、4/24334.设计步骤F.综合三三.软件设计软件设计2024/4/24344.设计步骤G.实现三三.软件设计软件设计2024/4/24354.设计步骤H.生成配置文件三三.软件设计软件设计2024/4/24364.设计步骤I.下载三三.软件设计软件设计2024/4/24374.设计步骤I.下载 JTAG模式三三.软件设计软件设计2024/4/2438I.下载 JTAG模式4.设计步骤三三.软件设计软件设计2024/4/2439三三.软件设计软件设计4.设计步骤I.下载 JTAG模式2024/4/24404.设计步骤I.下载 PROM模式三三.软件设计软件设计2024/4/2441三三.软件设

11、计软件设计4.设计步骤I.下载 PROM模式2024/4/2442三三.软件设计软件设计4.设计步骤I.下载 PROM模式2024/4/2443三三.软件设计软件设计J.板级验证4.设计步骤2024/4/2444三三.软件设计软件设计J.系统级板级测试4.设计步骤输入扫频信号2024/4/2445四四.硬件实现硬件实现FPGA最小系统主芯片配置芯片电源模块下载接口功能扩展接口根据芯片器件手册 P39根据开发板电路百度、谷歌2024/4/2446四四.硬件实现硬件实现FPGA最小系统2024/4/2447四四.硬件实现硬件实现FPGA最小系统P 142024/4/2448四四.硬件实现硬件实现P 452024/4/2449四四.硬件实现硬件实现FPGA最小系统2024/4/2450四四.硬件实现硬件实现2024/4/2451五五.参考文献参考文献编程语言：Verilog HDL程序设计与实践，云创工作室，人民邮电出版社 Verilog 数字系统设计教程，夏宇闻，北京航空航天大学出版社开发设计:芯片数据手册 Xilinx ISE Design Suite 10.X FPGA开发指南，田耘，人民邮电出版社 Xilinx FPGA开发实用教程（一、二版），田耘，清华大学出版社 Xilinx ISE实用详解，王诚，人民邮电出版社2024/4/2452Thank YouQ&A?