在計(jì)算機(jī)桌面上雙擊ISE圖標(biāo)，便可以啟動(dòng)ISE軟件的運(yùn)行。整個(gè)界面采用標(biāo)準(zhǔn)Windows格式，共分8個(gè)部分：標(biāo)題欄、菜單欄、工具欄、工程管理欄、源代碼文件編輯區(qū)、過程管理區(qū)、信息顯示區(qū)和狀態(tài)欄。

圖1 ISE 工具界面

具體菜單欄中的各項(xiàng)的具體功能可以閱讀相關(guān)資料。下面具體介紹利用ISE軟件開發(fā)FPGA的整個(gè)過程。

１、新工程建立

選擇“File|New Projiect”選項(xiàng)，彈出新建工程的對(duì)話框，輸入工程名，選擇所存路徑，至于頂層源文件類型默認(rèn)為HDL，點(diǎn)擊NEXT進(jìn)入工程屬性，選擇器件類型、封裝、速度、綜合工具、仿真工具以及喜歡的硬件描述語言，詳見下圖設(shè)置。擇好后點(diǎn)擊OK進(jìn)入下一頁，可以選擇新建源代碼文件，也可直接跳過，進(jìn)入下一頁。如已有源代碼文件，則可以添加到工程中；如沒有，則單擊“NEXT”進(jìn)入最戶一頁，單擊“OK”就建立一個(gè)完整的工程文件。

圖2 新建工程

2、代碼輸入

1)在工程管理區(qū)點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，彈出菜單選擇New Source，或者在Project欄目菜單中選擇New Source，彈出界面；

圖3 添加代碼文件

2)輸入文件名，選擇源碼類型，這里選擇Verilog Module，單擊NEXT進(jìn)入端口定義對(duì)話框；

圖4 創(chuàng)建代碼文件

3)輸入端口名，選擇端口的方向?qū)傩?、總線以及MSB、LSB等，也可以在代碼中進(jìn)行聲明。單擊NEXT進(jìn)入下一個(gè)界面；

4)示例程序的verilog HDL程序：

圖5 verilog 代碼

5)單擊“FINISH”，完成新源代碼文件的建立。

當(dāng)代碼編輯完成后要存盤時(shí)，ISE12.2要檢查代碼的語法，如有錯(cuò)誤，則存盤時(shí)在信息狀態(tài)欄當(dāng)中會(huì)給出出錯(cuò)信息。根據(jù)出錯(cuò)信息修改代碼，直到?jīng)]有語法錯(cuò)誤為止。

3、進(jìn)行仿真

ISE仿真有兩種方法：一種是利用HDL Bencher的圖形化波形編輯功能編寫測(cè)試文件；另一種是利用HDL語言編寫測(cè)試文件，這里介紹利用HDL語言來構(gòu)建測(cè)試平臺(tái)。

1)測(cè)試平臺(tái)建立

a)在工程管理區(qū)點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，彈出菜單選擇New Source，彈出界面；

b)輸入文件名，選擇Verilog Test Fixture，打鉤add to project，單擊NEXT；

圖6 創(chuàng)建仿真文件

c)選擇要仿真的文件，點(diǎn)擊NEXT；

d)點(diǎn)擊“FINISH”，就生成一個(gè)Verilog測(cè)試模塊。

ISE能自動(dòng)生成測(cè)試平臺(tái)的完整構(gòu)架，包括所需信號(hào)、端口聲明以及模塊調(diào)用的實(shí)現(xiàn)。所需要完成的工作就是initial….end模塊中的“//Add stimulus here”后面添加測(cè)試向量生成代碼。

這里給出示例測(cè)試代碼，將其添加于//Add stimulus here處

#100;

SW = 7;

#100;

SW = 11;

#100;

SW = 13;

#100;

SW = 14;

2)測(cè)試平臺(tái)建立后，在工程管理區(qū)將狀態(tài)設(shè)置為“Simulation”；選擇要仿真的文件名，過程管理區(qū)就會(huì)顯示“Isim simlator”；

3)下拉“Isim simlator”，選擇“Simulate Behavioral Model”，單擊鼠標(biāo)右鍵，現(xiàn)在“Process Properties”可修改仿真遠(yuǎn)行時(shí)間等。

4)修改后，直接雙擊“Isim simlator”中的“Simulate Behavioral Model”進(jìn)行仿真。檢查仿真結(jié)果是否達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。

圖7 工程仿真時(shí)序

4、約束文件的編寫

約束是FPGA開發(fā)中不可缺少的一部分。FPGA設(shè)計(jì)中有3類約束文件：用戶設(shè)計(jì)文件（.UCF）、網(wǎng)表約束文件（.NCF）和物理約束文件（.PCF）。這里對(duì)我們開發(fā)FPGA過程常用的FPGA管腳約束文件進(jìn)行描述?？梢杂梦谋揪庉嬈骱蚗ilinx約束文件編輯器進(jìn)行編輯。

1)約束文件建立

a)在工程管理區(qū)點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，彈出菜單選擇New Source，或者在Project欄目菜單中選擇New Source，彈出界面；

圖8 創(chuàng)建約束文件

b)輸入文件名，選擇Implemention Constraints File，點(diǎn)擊NEXT；

c)如有多個(gè)文件，則選擇相應(yīng)文件，點(diǎn)擊NEXT；

d)點(diǎn)擊“FINISH”，完成約束文件的創(chuàng)建。

2)編輯約束文件

管腳約束文件的語法為：

NET “Signal_Port_Name” LOC=“Chip_Port”；

可用“#”或“/*……..*/”添加注釋。需要注意的是UCF文件對(duì)字母的大小寫敏感，信號(hào)名必須和設(shè)計(jì)中保持大小寫一致。另外要搞清楚FPGA芯片管腳的編號(hào)方式，因不同類型的FPGA管腳編號(hào)可能是不同的，一旦選定了FPGA，知道其編號(hào)方式，就可在管腳約束文件引用。否則會(huì)出錯(cuò)的。

圖9 管腳分配

5、綜合

完成了輸入、仿真以及管腳分配后，就可以進(jìn)行綜合和實(shí)現(xiàn)。

選擇要綜合的文件，在過程管理區(qū)中雙擊“Synthesis-XST”可以完成綜合操作，綜合可能有3種結(jié)果：

圖10 生成bit流文件

a)綜合后完全正確，則在“Synthesis-XST”前面有一個(gè)打鉤的綠色小圓圈，且在信息顯示區(qū)里顯示process “Synthesis-XST”completed sucessfully。用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊“Synthesis-XST”選擇“view Text Report”查看綜合報(bào)告，了解FPGA資源使用情況等。

b)如有告警，則出現(xiàn)一個(gè)帶感嘆號(hào)的黃色小圓圈，在信息顯示區(qū)的“warning”中可以看到相關(guān)信息；

c)如有出錯(cuò)，則出現(xiàn)一個(gè)帶叉的紅色小圓圈，在在信息顯示區(qū)的“error”中可以看到相關(guān)的出錯(cuò)信息；

綜合正確完成后，可以通過雙擊“View RTL Schematic”來查看RTL級(jí)構(gòu)圖，檢查是否按照設(shè)計(jì)意圖來實(shí)現(xiàn)電路。

另外需注意的，一般可使用XST屬性的默認(rèn)值來綜合，但XST也提供豐富、靈活的屬性配置，可鼠標(biāo)用右鍵點(diǎn)擊“Synthesis-XST”，選擇“process properties”從三個(gè)方面來配置：synthesis option、HDL option 以及specific option，具體可參閱相關(guān)資料。

6、實(shí)現(xiàn)

將綜合輸出的邏輯網(wǎng)表翻譯成所選器件的底層模塊和硬件原語，將設(shè)計(jì)映射到器件結(jié)構(gòu)上，進(jìn)行布局布線，到達(dá)在選定器件上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的目的。涉及三個(gè)步驟：翻譯（Translate）邏輯網(wǎng)表、映射（Map）和布局布線（Place & Route）。

通過選擇“Implement Design”便可以完成整個(gè)實(shí)現(xiàn)過程，實(shí)現(xiàn)后在“Implement Design”前面有一個(gè)打鉤的綠色小圓圈，同時(shí)可在信息顯示區(qū)中得到精確的資源占用情況。

7、編程文件產(chǎn)生

只需在過程管理區(qū)中雙擊“Generate Programming File”選項(xiàng)即可生成編程文件。完成后該選項(xiàng)前面會(huì)出現(xiàn)一個(gè)打鉤的綠色小圓圈。所生成的編程文件放在ISE工程目錄下，是一個(gè)擴(kuò)展名為.bit的位流文件。

8、編程下載

在“Configure Target Device”選項(xiàng)下，選擇“Manage Configuration Project(iMPACT)”，彈出iMPACT界面，用鼠標(biāo)雙擊“Boundary Scan”，

圖11 識(shí)別觸發(fā)器件

然后選擇“Initialize Chain”，如果FPGA配置電路JTAG測(cè)試正確，會(huì)將JTAG鏈上掃描到得所有芯片在iMPACT主界面上列出來。

圖12 JTAG鏈正確

JTAG鏈檢測(cè)正確后，在期望的FPGA芯片上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇“Assign New Configuration File”，選擇后綴為.bit的二進(jìn)制比特流文件。選中下載文件后，單擊“打開”按鈕，在iMPACT的主界面會(huì)出現(xiàn)一個(gè)芯片模型以及位流文件的標(biāo)志。在此標(biāo)志上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的對(duì)話框中選擇“Program”選項(xiàng)，單擊“OK”，就可以對(duì)FPGA設(shè)備進(jìn)行編程，編程配置成功后，彈出配置成功的界面“Programm Suceeded”。

圖13 下載程序

到此為止實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的FPGA設(shè)計(jì)流程，以上介紹的只是ISE軟件中最基本的操作，更多的內(nèi)容和操作通過閱讀或在實(shí)踐中來熟練。