原创 Lattice CrossLinkNx LIFCL-40应用连载1：新建一个工程

1.目的

本入门分享一共三篇，目的是为了帮助新手利用Lattice Radiant Software创建第一个新工程、使用在线调试器和使用RSIC-V软核。基本的软硬件配置如下：

（1）   软件开发平台：Lattice Radiant Software 2.0.1.281.2和Lattice

Propel1.1。

（2）   评估板：CrossLinkNx Base（编号YSPL0010A，公司自制）

（3）   器件  ：LIFC-40-7MG121C（ES器件）

（4）   调试器：Lattice HW-USBN-2B

2  创建第一个工程

本章介绍如何创建第一个CrosslinkNX工程。

2.1  创建新工程

目标：创建一个新工程，使用内部的osc产生50MHz的时钟作为系统的工作时钟，利用计数器产生50Hz的方波，生成bit文件并将bit文件烧写到SPI Flash中。

Step1：打开 Radiant软件，选择File->New->Project。

图1 创建新工程界面

Step2：选择工程路径和工程名，这里命名为wave_50hz。

图2 选择新工程路径和命名

Step3:一路下一步，根据自己用的芯片选择器件，我的板子上是LIFCL-40-7M121C，如下图

图3 选择器件

Step4：一路下一步，直到工程创建完毕。

2.2  添加和编译文件

一个完整的工程，至少具备顶层文件、约束文件和若干IP，本例生成一个简单的50Hz方波，因此需要一个OSC IP来产生时钟、一个约束文件来指定IO[使用内部时钟，时钟约束文件已经自动产生，因此不需要在约束文件里面特别指定]、一个顶层vhd文件。

2.2.1 生成OSC IP

Lattice CrossLink NX FPGA内部有一个450MHz时钟单元，通过IP来例化调用。

Step1：选择IP Catalog，双击OSC IP核，并将之命名为sys_osc。

图4 生成OSC IP

Step2：选择Next，配置HFCLK Divider参数为9，点击Generate。

图5 配置OSC IP

2.2.2 编写顶层文件

Step1：在File List下，选择input File->Add->New File建立一个新文件，选择类型为Verilog Files，命名为wave­_50hz_top,点击new完成创建。

图6 创建HDL文件

图7 选择新创建文件属性

Step2：编写文件

为形成良好的编码习惯，一个verilog文件里面需要包含注释、仿真精度和实体模块等信息，本文件例化之前生成的sys_osc，并编写产生方波的文件，示例如下：

//------------------------------------------------------------

//File Name: wave_50hz_top

//

//Project  : top moudle of generate 50Hz sqrt wave

//

//Module   : top

//

//Content  : none

//

//Description : 50MHz clock generate by intel OSC

//            

//Spec.    : none

//

//Author   : Hello,Panda

//------------------------------------------------------------

//History :

//20200804: V1.0 -Initial Creation

//------------------------------------------------------------

`timescale 1ns / 1ps

 

module wave_50hz_top(

       output wire                                      o_wave_50hz  //output port

);

 

reg                    [15 : 0]                     r_chip_cnt   = 16'd0 ;

reg                                               r_chip_rstn  = 1'b0  ;

reg                    [9 : 0]                      r_low_cnt  ;

reg                    [9 : 0]                      r_high_cnt  ;

reg                                               r_wave    ;

 

wire                                              w_chip_clk_50m;

 

/***************************************************************/

//part1:osc genrate clock

/***************************************************************/

sys_osc u_sys_clk_inst(

   .hf_out_en_i                        (1'b1                  )

  ,.hf_clk_out_o                       (w_chip_clk_50m        )

);

always @ (posedge w_chip_clk_50m)

begin

        r_chip_cnt  <= (&r_chip_cnt) ? r_chip_cnt : (r_chip_cnt + 1'b1);

        r_chip_rstn <= (r_chip_cnt >= 16'd32768) ? 1'b1 : 1'b0;

end

/***************************************************************/

//part2:generate wave

/***************************************************************/

always @ (posedge w_chip_clk_50m)

begin

    if(~r_chip_rstn) begin

         r_low_cnt  <= 10'd0;

      r_high_cnt <= 10'd0;

      r_wave     <= 1'b0 ;       

       end

       else begin

         if(r_low_cnt  >= 10'd999) begin

               r_low_cnt  <= 10'd0;

               r_high_cnt <= (r_high_cnt >= 10'd999) ? 10'd0 : (r_high_cnt + 1'b1);

         end

         else begin

               r_low_cnt  <= r_low_cnt + 1'b1;

               r_high_cnt <= r_high_cnt ;

         end

        

         r_wave  <= (r_high_cnt >= 10'd499) ? 1'b1 : 1'b0;

       end

end

 

assign o_wave_50hz = r_wave;

 

endmodule

 

备注：50Hz频率的周期为20ms，50MHz的周期为20ns，即需要计数器计满1000*1000个节拍为20ms。

Step3：添加wave_50hz_top为顶层文件

右键inpl_1选择Set Top level Unit,将wave_50hz_top指定为顶层文件。

图8 设置顶层文件

2.2.3  编写约束文件

本例中约束文件包括IO、使能JTAG和使能MASTER_SPI_PORT原语。约束文件既可以先行写好添加，也可以通过综合以后在Device Constraint Editor、Timing Constraint Editor等图形界面添加，本例选择第一种，约束文件的语法请参考Lattice的官方文件，也可在软件Tools->Source Templates里看到一部分。

Step1：新建一个Post-Systhesis约束文件，命名为wave_50hz.pdc,点击new。

图9 创建约束文件

Step2：编写约束

（1）   指定IO：指定IO引脚号为G1，电平标准1.8V LVCMOS和其他属性；

（2）   使能JTAG：使能JTAG；

（3）   使能MASTER_SPI_PORT，并指定其工作时钟频率为3.5MHz。

ldc_set_location -site {G1} [get_ports o_wave_50hz]

ldc_set_port -iobuf {IO_TYPE=LVCMOS18H SLEWRATE=SLOW} [get_ports o_wave_50hz]

ldc_set_sysconfig {MASTER_SPI_PORT=SERIAL BOOTMODE=SINGLE CONFIGIO_VOLTAGE_BANK0=1.8 CONFIGIO_VOLTAGE_BANK1=1.8 MCCLK_FREQ=3.5 CONFIG_IOSLEW=FAST}

ldc_set_sysconfig {JTAG_PORT=ENABLE}

2.3  布局布线和导出文件

点击Export Files按钮，软件可以一键完成综合、布局布线、生成bit文件等工作。

2.4  Bit文件下载

有两种类型，一种是下载到FPGA的配置SRAM，掉电即丢失，适合调试时使用。一种是烧写到SPI Flash进行程序固化，上电加载到FPGA运行。

首先，点击Tools->Programer按钮，进入烧写工具界面。

2.4.1 下载到FPGA SRAM

如下图所示，双击Target Memory或Operation下面的复习项弹出配置菜单，根据实际硬件情况选择JTAG的类型、选择Target Memory为SRAM是，File Name选项指定到bit文件所在位置，Port Interface选择为JTAG，Acess Mode选择为Direct Programing，Operation为Fast Configuration。

图10 下载到FPGA SRAM配置界面

点击绿色的下载按钮，等待下载完成，完成后下方的output栏会提示successful。

2.4.2  固化到SPI Flash

将bit文件固化到spi flash，首先应将其下载到fpga的sram使能MASTER_SPI_PORT使JTAG2SPI命令可以正常工作。烧写到SPI Flash的文件既可以是bit文件，也可以是mcs文件，本例选择直接烧写bit文件。

如下图所示，选项如下：

（1）   Target Memory：Extern SPI Flash Memory ；

（2）   Port Interface：JTAG2SPI；

（3）   Operation：Erase，Program，Verify；

（4）   Programming File路径指向bit文件所在位置；

（5）   选择SPI Flash的型号；

（6）   根据bit文件的大小设置烧写到Flash的起始地址。

设置完成后点击绿色的下载按钮，等待下载到SPI Flash完成，output栏会提示进度和完成状态。

图11 固化到SPI Flash配置界面

2.5  功能确认

用示波器测量输出引脚，可以看到频率为50Hz，幅度为1.8V的方波。

图12 功能确认

欢迎大家扫描下面的二维码加入QQ讨论群或微信公众号共同讨论，共同进步。