原创 全志T3＋FPGA国产核心板——Pango Design Suite的FPGA程序加载固化

本文主要基于紫光同创Pango Design Suite(PDS)开发软件，演示FPGA程序的加载、固化，以及程序编译等方法。适用的开发环境为Windows 7/10 64bit。

测试板卡为全志T3＋Logos FPGA核心板，它是一款基于全志科技T3四核ARM Cortex-A7处理器 + 紫光同创Logos PGL25G/PGL50G FPGA设计的异构多核全国产工业核心板，ARM Cortex-A7处理单元主频高达1.2GHz。核心板CPU、FPGA、ROM、RAM、电源、晶振、连接器等所有器件均采用国产工业级方案，国产化率100%。

核心板内部T3与Logos通过SPI、CSI、I2C通信总线连接，并通过工业级B2B连接器引出LVDS DISPLAY、RGB DISPLAY、MIPI DSI、TVOUT、TVIN、CSI、GMAC、EMAC、USB、SATA、SDIO、UART、SPI、TWI等接口及FPGA IO引脚，支持双屏异显、Mali400 MP2 GPU、1080P@45fps H.264视频硬件编解码。核心板经过专业的PCB Layout和高低温测试验证，稳定可靠，可满足各种工业应用环境。

FPGA程序位于产品资料Demo目录，请将对应的FPGA程序拷贝至Windows非中文路径下。下表为Demo目录的FPGA程序目录结构及主要文件说明。

表 1

按照本文档操作前，请先参考软件安装相关文档安装Pango Design Suite，并将评估板通过配套的FPGA下载器正常连接至PC机。

本小节以led_flash案例为例，演示程序加载方法。

1. 打开Windows的设备管理器，查看并确认FPGA下载器已正常连接至PC机。

双击Pango Design Suite安装目录下"C:\pango\PDS_2021.1-SP7.1\bin\cdt_cfg.exe"，打开Fabric Configuration界面。

将评估板上电，鼠标右键点击Fabric Configuration界面空白处，选择"Scan Device"选项，通过FPGA下载器扫描并连接FPGA设备。

连接成功后，将出现FPGA芯片图标，并自动弹出FPGA程序选择窗口，请选择对应的xxx.sbit文件进行加载。

鼠标右键点击FPGA芯片图标，选择"Program…"，将目标程序加载至FPGA运行。

程序成功加载后，Console控制台将会打印显示"COMMAND[Program] execute successfully"信息。同时可观察到评估底板LED按照一定的时间间隔循环亮灭，说明程序在线加载与运行正常。

本小节以led_flash案例为例，演示程序固化方法。

双击Pango Design Suite安装目录下"C:\pango\PDS_2021.1-SP7.1\bin\cdt_cfg.exe"，打开Fabric Configuration界面。

将评估板上电，鼠标右键点击Fabric Configuration界面空白处，选择"Scan Device"选项，通过FPGA下载器扫描并连接FPGA设备。

连接成功后，将出现FPGA芯片图标，并自动弹出FPGA程序选择窗口，点击Cancel，不加载xxx.sbit文件。

鼠标右键点击FPGA芯片图标，选择"Scan Outer Flash"扫描并识别SPI FLASH芯片。

扫描成功后，将自动弹出文件选择窗口，选择需固化的xxx.sfc文件。

鼠标右键点击"Outer Flash"芯片图标，选择"Program…"进行程序固化。

程序固化完成后，Console控制台将会打印显示如下信息。

将评估板断开FPGA下载器并重新上电，即可观察到评估底板LED按照一定的时间间隔循环亮灭，说明程序固化成功、运行正常。

如需导入工程以及重新编译程序，请按如下步骤进行操作。如无需导入工程或重新编译程序，请忽略本章节内容。

本小节以led_flash案例为例，演示基于Pango Design Suite导入、编译FPGA工程的步骤。

1. 请双击桌面Pango Design Suite图标，打开软件。

图 18

在弹出的界面中点击"Open Project"。

在弹出的界面中选择FPGA案例"project\led_flash_xxx\目录下的xxx.pds文件，并点击Open打开。

弹出如下界面，工程导入完成。

本小节主要说明工程新建以及对现有工程进行移植的简要步骤。若无需新建工程或对现有工程进行移植，请跳过本小节内容。

1. 双击打开Pango Design Suite，在弹出的界面中点击"New Project"。

1. 在弹出的界面中，点击Next，跳转到下一个界面。

1. 输入工程名字，根据实际情况修改文件保存路径，并点击Next。

1. 在弹出的界面中勾选"RTL project"，并点击Next。

1. 弹出如下Add Design Source Files界面，直接点击Next跳过。

1. 弹出如下Add Existing IP界面，直接点击Next跳过。

弹出如下Add Constraints界面，直接点击Next跳过。

图 28

在弹出的工程配置界面中设置FPGA芯片参数。Family：Logos，Device：PGL25G，Package：MBG324，Speed：-6，Synthesis Tool：ADS，设置完成后，请点击Next。

图 29

在弹出的界面，点击Finish，即可完成工程新建。

图 30

图 31

在工程界面，右击工程Designs，点击"Add Source"新建模块文件。

图 32

在弹出如下界面，选择"Add or create design sources"，并点击Next。

图 33

在弹出的界面中，点击"Create File"选项，输入新建的模块文件名称，依次点击OK。

图 34

图 35

在弹出的界面，可直接通过图形界面配置引脚约束。由于本次演示通过新建约束文件进行引脚约束，请直接点击OK跳过。

图 36

完成模块文件新建后，此时将在工程界面右侧出现程序编辑窗口。

图 37

打开案例"project\led_flash_xxx\hdl\led_test.v"文件，将所有代码拷贝至程序编辑界面或自行编写，并点击保存编辑。完成保存后，Console窗口无Errors和Warning则说明程序语法无错误。

图 38

图 39

在工程界面，右击"Constraints -> Add Source"进行引脚约束。

图 40

在弹出界面，选择"Add or create constraint sources"，并点击Next。

图 41

在弹出的界面中，点击"Create File"选项，输入新建引脚约束文件名称，依次点击OK。

图 42

图 43

引脚约束文件新建完成后，双击打开工程界面的xxx.fdc文件，如下图所示。

图 44

图 45

在如下界面选项栏中，依次点击"Device -> IO"，根据工程xxx.v文件在"Tool Tabs"窗口生成引脚约束列表。请根据硬件连接进行引脚选择。

图 46

引脚选择完成后，呈现界面如下图所示。至此，FPGA工程新建完成。

图 47

1. 双击"Generate Bitstream"进行FPGA程序编译。

图 48

编程完成后Console窗口将会打印信息：Process "Generate Bitstream" done，并在FPGA工程generate_bitstream目录下生成xxx.sbit文件。

图 49

图 50

如需生成用于固化至SPI FLASH的xxx.sfc文件，请按照如下步骤执行。

1. 在菜单栏依次点击"Tools -> Configuration"，进入Fabric Configuration界面，在菜单栏依次点击"Operations -> Convert File"。

图 51

图 52

在弹出界面，请按照下图方法配置SPI FLASH信息。Factory Name：WINBOND，Device Name：W25Q64Q（SPI FLASH芯片型号），BitStramFile：BitStramFile文件(xxx.sbit)路径，Output File Name：生成xxx.sfc文件保存路径（默认保存在BitStramFile文件同级目录下）。配置完成后，请点击OK保存配置。

图 53

弹出如下界面，请点击OK。即已成功生成用于固化至SPI FLASH的xxx.sfc文件。

图 54

图 55