原创 picoblaze软核 在ISE下的仿真

实验1：Xilinx软件平台设计流程实验<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

Spartan-3E目标板的初学者组件

除TSU外此材料禁止一切商业部门使用

Xilinx软件平台设计流程实验

l        实验内容介绍

用LED的示范实验来介绍ISE?软件

l        实验目的

做完这几个实验后，您将能够：

。熟悉FPGA的设计流程

。了解Spartan-3E开发板的特性

。熟悉PicoBlaze 8位控制器的特性

l        实验步骤

实验包括四个主要步骤：

1）  创建一个工程；

2）  把设计文件加入工程，

3）  模拟仿真，

4）  实现设计。

在以下的实验步骤中，配合每一步操作，我们配有相关的图示。如果对流程比较熟悉，可以跳过其中的一些操作。

注意：如果在以后你想看这些实验，您可以从Xilinx的大学计划网站http://www.xilinx.com/univ上下载相应的文件。

实验开始                                  步骤1

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  如果你没有做过实验，建议你先阅读PicoBlaze文件，熟悉8位控制器的体系结构和构架。

可以参考名字为KCPSM3_manual的PDF文件，该文件在目录KCPSM3\docs\下查找。

通过使用ISE设计平台，PicoBlaze设计将用在本实验中，用来阐述ISE设计流程和各种工具。这不只是PicoBlaze的培训。

启启动ISE工程创建一个新的设计工程。

1. 选择Start ? Programs ? Xilinx ISE 8.1i ? Project Navigator

  注意：有时会弹出一个一条信息，关于一个网络地址的路径或者是运行一个更新的网站，这些信息在我们运行软件之前就出现，可以被忽略不管，删除弹出的信息继续下面的步骤。

2.运行这个软件后，选择File ? New Project.

   新建的工程向导将显示(Figure 1-1)

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Figure 1-5 新的工程向导

3.为工程选择路径，使用右边的‘….’键浏览然后选择其中的一个路径，最后点击OK

·         Verilog users:  c:\xup\fpgaflow\labs\verilog\lab1

·         VHDL users: c:\xup\fpgaflow\labs\vhdl\lab1

4.给工程命名为：Flow_Lab

5.点击Next

  将显示如下对话框: (Figure 1-6)

Figure 1-6 设计流量表格

6.选择以下的选项点击Next:

      Device Family: Spartan3E

      Device: xc3s500E

      Package: fg320

      Speed Grade: –4

      Synthesis Tool: XST (VHDL/Verilog)

      Simulator: ISE Simulator

自动产生的新源文件对话框将如下所示(Figure 1-7).你可以用这个对话框定义模型的名字和端口创建一个新的VHDL源文件.所有的源文件将自动创建在这个工程中。

Figure 1-7 创建的新的源文件对话框

7.点击Next

  增加的现有源文件对话框如下(Figure 1-8).

Figure 1-8．增加的现有源文件对话框

加入设计文件到工程                                步骤2

  加入VHDL源文件到工程。

1.       点击Add Source 浏览c:\xup\fpgaflow\KCPSM3\VHDL或 Verilog 文件夹

2.       选择VHDL/Verilog文件夹中的kcpsm3_int_test 和 kcpsm3文件，点击打开

3.       点击<Next>在每栏中留下复选标记以便复制到工程选项，点击Finish.

以下对话框将使你了解怎样去选择每个源文件的流程

Figure 1-9. 选择源文件类型

4.       点击<OK>采取默认设置。

注意：您将看见用红线标记的一个名字为int_test的模型，这个模型一个存储区，包含PicoBlaze控制器的各类指令，将在下一步的操作中添加。

装载应用完成设计                           步骤3

在PicoBlaze分配中包含一个名字为PSM的文件夹。装载这个文件夹将产生ROM指令，这些指令将集成在PicoBlaze微控制器中。

1.       打开Windows资源管理器，在KCPSM3的后级路径中有一个文件Assembler (c:\xup\fpgaflow\KCPSM3\Assembler)

注意：KCPSM3.exe汇编程序和ROM_form块文件有两个PSM例子（参考figure 1）

记住，装载这些输出文件将可以生成包含汇编程序和模板文件块。对于工程中这些程序和模块是很有用的。对于这个工作界面，我们要让这些文件放在正确的位置。

Figure 1-10  装载路径内容

2. 用标准文本编辑打开int_test.psm文件夹，比如象Wordpad, 阅读代码程序，参考含8位微控制器PicoBlaze用户指南，KCPSM3手册的技术指导。这些文件应该在Docs的子目录中。

3.打开命令窗口，Start à Programs à Accessories à Command Prompt

4.输入cd命令查看Assembler路径。

5.       输入以下命令将很快地装载和产生ROM区自动程序文件。

?       kcpsm3   int_test.psm（具体见报告文件）

注意：在Assembler下你将看见两个文件，文件名都是init_test，但是一个后缀是.vhd,一个后缀是.v.(由执行上面的命令产生的吗？？答案 ：  是的)

6.       在ISE工程下。通过Project à Add Copy of Source查看int_test.vhd or int_test.v两个文件。路径为c:\xup\fpgaflow\KCPSM3\Assembler。

Figure 1-12  增加ROM区文件int_test HDL到工程

7.点击Open ，OK ，增加INIT_TES 作为VHDL/Verilog Design 添加到工程(figure 1- 13).

Figure 1-13  PicoBlaze设计的各级显示

注意：最上层的kcpsm3_int_test.vhd/v包含有int_test.vhd/v的程序实例。在将int_test.vhd/v的源代码加入工程后，红色标记将消失。

模拟仿真设计                            步骤4

添加testbench.vhd/.v，用Xilinx iSIM仿真器进行仿真。检查结果的正确性。

1.       在工程的源文件窗口，打开Project à Add Copy of Source，浏览c:\xup\fpgaflow\KCPSM3\vhdl.

2.       选择test_bench.vhd (或 testbench.v)文件，点击<Open>。

3.       选择Simulation Only，点击<OK>。

Figure 1-14. Test Bench的各级文件

4.       选择testbench后，展开the Xilinx ISE仿真工具箱，找到源窗口，点击Simulate Behavioral Model。

5.       选择1000ns作为仿真时间，点击<ok>

Figure 1-15 iSIM 仿真工具

6.       双击Simulate Behavioral Model，开始仿真。

将出现两个窗口显示仿真完成，一个窗口以波形的形式显示结果，另外一个以HDL的形式显示仿真结果。

Figure 1-16. iSIM HDL 仿真

5.点击waveform tab查看仿真结果，放大加宽波形确保仿真结果的正确。

   注意：设计可以发现中断的个数，如果想更详细地了解，参考软件代码。

6.关闭simulator windows，点击Yes关闭。

程序执行                                步骤4

程序执行，在执行的过程中，将会自动生成一些报告。在下一个模块中，你需要仔细的阅读这些报告。

1.       在工程窗口的源文件中，选择Synthesis/Implementation，选择设计文件kcpsm3_int_test.vhd/v

Figure 1-17. 源文件窗口

2.       在Processes窗口中，双击Implement Design (Figure 1-)

Figure 1-18 Processes窗口

3.       完成每个进程后，将显示以下标记

√.  Check mark for successful

√   Exclamation point for warnings

√   X for errors

对于这个特殊的设计，将会出现一些警告，这些警告可以忽略。

4.       阅读在工程底部窗口的一些信息。

5.       程序执行后，在Design Summary窗口查看设计(Figure 1-18).

Figure 1-19 设计总结

结论：

在这个例子中，你已完成了the ISE?设计流程的一些主要步骤。创建一个工程，添加源文件，对设计的仿真和实现。

在下一次实例中，你将学会检查软件代码的正确性，是否设计已经完成，对于整个设计的执行是否已经达到预期的要求。