原创 fusion入门笔记

序<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

本文通过应用例子，切身处地地描述使用过程中的心得和遇到的困难，希望本人的介绍能够给您带来实实在在的帮助，同时也真诚地希望广大爱好者能够一起交流学习，共同进步。

文章主要介绍本人对周立公公司Fusion StartKit的FPGA的初次使用心得，由于是初次接触和使用，文中不乏部分的个人观点和纰漏的地方，如发现错误，望读者见谅，同时期盼您的参与和支持。

阅读本文前，读者最好对Actel FPGA有一点儿认识，浅尝辄止就足够了，同时，如果是FPGA的初学者，最好就先看一下有关Libero软件的使用，至于你想用什么语言，那就各人喜好，本人就偏爱Verilog。当然，如果你以前使用过其他的FPGA和软件的话，那你使用Fusion就能更加得心应手。读者中高手如云，本人在此班门弄斧，恳请指教。

                                                         Yicheng

                                                          <?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />2008-2-18

第一例

SRAM和串口的应用

1.实验设备

（1）     硬件：PC机，Fusion StartKit 开发板全套

（2）     软件：Libero (Quartus II )

2．应用的器件

（1）SRAM：IS61LV25616

（2）串口

3．实验内容

     通过PC机，利用串口发送数据，保存到SRAM中，然后又把数据返回PC机，整个过程主要为了实现串口通信，阐明SRAM的读写方式和操作流程，加强对实验板上各器件之间的联合应用能力。

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4．器件介绍

（1）IS61LV25616

     IS61LV25616是ISSI公司的一款高速静态随机存取存储器，拥有264,144字，总共4,194,304位的存储空间。该芯片采用ISSI公司高性能的CMOS技术，结合先进的电路设计工艺，具有高性能、低功耗等优点的新型器件。快速存取，兼容TTL接口，三态输出等优势都使其倍受市场的青睐，应用日益广泛。

     IS61LV25616有几种不同的封装，用户应因地制宜，求其所好，但无论你的选择如何，芯片的功能引脚毫不例外的都是：地址总线（A0~A17），输入输出总线（I/O0~I/O15），片选（nCE），输出使能端（nOE），输入使能端（nWE），低字节选择端（nLB），高字节选择端（nUB），电源。

     IS61LV25616不但接口简单，控制也比较方便。以下特意从其技术文档中截取了几个时序图来加以说明。

     下图是读时序图，从图中可以看出，器件处于读状态时，nCE和nOE为低电平，也就是片选和读操作有效，然后在地址总线有效的情况下输入数据被写入相应的存储空间，整个过程当然不能忽略各信号线的转换时延。由于这是一款16位的存储器，当然少不了高低位选择端nLB，nUB,本例一概把数据写到低8位，那么nLB一直为低电平，至于nUB就不作要求。

     读写的过程大同小异，在此不再累赘，下图就是写时序图。

（3）   串口

串口这个词对于广大电子爱好者来说当然是再熟悉不过了，接触过单片机的朋友都知道串口是怎么的一回事，然而这里要介绍的却是有点不同，否则我都不会在此浪费篇幅。

单片机的串口是包含于硬件中，我们只要通过指令控制相应的寄存器，就可以通信无阻，然而FPGA就没有这样的免费午餐。但我们可以通过串口的通信原理，利用硬件语言生成一个拥有串口通信功能的模块，本人为其取名，美其名曰“串口”。

生成的串口模块一定要注意时钟问题，特别是在程序的移植过程中，系统时钟会直接影响串口的通信波特率。同时，串口的波特率也可以在允许的范围内适当修改。

上图是在Q2中的使用例子，只要通过把50M的时钟改为48M的时钟环境，就可以方便地移植到Fusion上来了，当然Fusion套件的例子中也有相应的模块，但在此不敢妄自公开。

程序原码如下：

module UART(rxd,clock,out,end_flag);

 input clock;     //系统时钟

 input rxd;       //接收

 output[7:0] out;    //接收到的8位数据

 output end_flag;

 reg[7:0] out;

 reg end_flag;

 reg recclk;//16倍于9600的时钟

 reg[8:0]divcnt;//分频系数

 reg[9:0]data_buf;    //接收数据缓冲

 reg[3:0]cnt;

 reg[3:0]bitpos;  //串行数据当前位

 reg[7:0]sbuf;

 reg[1:0]state;

 parameter st0=2'b00,             //状态机定义

           st1=2'b01,

           st2=2'b11;

         //  st3=2'b10;

always@(posedge clock) //时钟分频325， 产生9600  16倍的频率

begin                  //时钟分频162， 产生19200 16倍的频率

 if(divcnt<9'd162)

  begin

   divcnt=divcnt+1'b1;

   recclk=1'b0;

  end

 else

  begin

   divcnt=1'b0;

   recclk=1'b1;

  end

end

always@(posedge recclk)//16倍于9600的时钟

begin

  case(state)

   st0:begin

 //       end_flag=1'b1;

        end_flag=1'b0;

        if(rxd==1'b1)

         begin

          cnt=4'h0;

          state=st0;//进入空闲状态

         end

        else

         begin

          cnt=cnt+1'b1;

         end

        if(cnt==4'h2)

         begin

          state=st1;

          cnt=4'h0;

          bitpos=0;

         end

       end

   st1:begin

        if(cnt==4'hf)

         begin

          cnt=4'h0;

          data_buf[bitpos]=rxd;

          bitpos=bitpos+1'b1;

          if(bitpos==4'd9)//9个数据

           begin

            bitpos=4'd0;

            state=st2;

           end

         end

        else

         begin

          cnt=cnt+1'b1;

         end

       end

   st2:begin//进入数据传送状态

  //      end_flag=1'b0;   //下降

        end_flag=1'b01;//接收完产生一个上降沿

        sbuf=data_buf[7:0];

        out=sbuf;

        state=st0;

        end

   default:state=st0;

 endcase

end

endmodule

以上程序中重点部分都均以注析，究其原理比较通俗，因此蜻蜓点水，一带而过，不再深入剖析。

5．软件编程

首先我要从新说明一下，我用的是Fusion StartKit板，所以编译和下载都非使用其相应的软件Libero，但我介绍过程中的流程和思想并不局限于此。

当我们对器件的性能和操作都有所了解后，我们就可以结合应用方案进行程序的构思，我想再强调一下，不一定要局限于应用的平台，因此，刚开始写程序时，我会使用自己相对比较熟练的Q2。

程序的构思给了我们一个程序的骨架，接下来就是程序的编写以及因人而异的编译次数。

当我们把几个模块的程序都在Q2中编译通过后，就可以移植到Libero中，至于移植后是否会产生错误，本人暂时还没遇到，警告就会因约束条件而异，但是这种方法只是权宜之计，长远来说还是熟练掌握Libero为妙。

下面就针对Libero软件来介绍一下工程的流程。

（1）     打开Libero软件，选择器件，新建工程这些都是在所难免。这些都不想罗嗦了，但不要用中文名字。

（2）     把刚才在Q2中编好的程序导入工程中，文件会立刻出现在工程菜单下。如图中红线圈内：

（3）     接下来就可以进行综合了，如果你不到下面的界面怎么来的话，可以先按图中1位置的按键，然后眼前一亮，当然就会看到下图。然后再按2位置的图标，进入综合的界面。

（4）综合的界面也不复杂，随手按下5位置的RUN键就可以了，直到6位置变成如图就预示离成功不远了。`

(5)返回工程界面，可以看见2的位置变绿色了，同时A位置也多了一个勾，也就是可以进行下面的步骤了，点击3位置，布局和布线的界面如下：

      如果是第一次进入Design,那么需要先进行一些设置，如芯片型号，封状，速度等级等，只要选择跟你板相符合的选项就可以一直按OK键了，最后就看到上图界面，按照箭头方向和数值一路点击。

点击7：进行编译

点击8；进行引脚配置（如果引脚没有更改就可以进入9）

点击9：布局布线

点击10：生成编程文件

    其中7，9，10的菜单中如没有特殊要求就可以一路回车。

(6)在此特别提醒一下，生成编程文件前会有一个菜单，其中的选项要格外小心，事关你的芯片的命运。同时有的朋友可能不能生成编程文件，而且还会出现如下的错误。

E1：原因是没有连接网络。

E2：本人的经验所得就是因为上一次下载后没有把下载软件关闭，编程文件还被占用导致不能更改。关闭下载软件后问题将可迎刃而解。

（7）问题解决后回到Libero软件中，可以看到前面的步骤都变绿色了，剩下来就可以下载进行硬件验证。

     FlsahPro软件中有几个地方值得注意：

1．                            如果P位置没有找到下载器，那么可以通过C位置的菜单来尝试寻找，同时一定要确保下载器和实验板已经正确连接。

2．                            点击PROGRAM键就可以开始下载了，虽然下载的时间比较长，但期间切勿断电。

6．上电实验

     经过一番折腾之后终于可以上电验证程序了，首先确保实验板的串口UART2与延长线正确连接。剩下来的就是自由发挥了。

    在串口通信的时候值得注意的就是波特率和数据格式的设置。

7．实验总结

实验虽然比较简单，但经过独立的设计，不但加深了对教程上例子的理解，更重要的是能过对器件的灵活应用。

下例预告：

标题：PS/2键盘和LCD的应用

语言：Verilog HDL

实验内容：

    了解PS/2和LCD的工作原理，实验主要通过PS/2键盘输入字母或数字，然后在LCD上显示出来。