Базе ПЛИС фирмы XIlinx в среде пакета webpack

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ НА

Настройка собственной модели данных

qt

Цель работы:

· знакомство с современными средствами САПР в области цифровой электроники;

· практическое освоение методики проектирования цифровых устройств на современной элементной базе (ПЛИС) с применением средств автоматизированного проектирования – пакета WebPACK ISE.

Содержание работы:

1.Основные характеристики пакета WebPACK ISE.

2. Создание проекта цифрового устройства с использованием схемотехнического редактора ECS пакета WebPACK ISE;

3. Программирование спроектированного устройства в ПЛИС семейства CPLD с использованием модуля iMPACT.

4. Вывод.

Выполнение работы:

1. Основные характеристики пакета WebPACK ISE:

Программные средства WebPACK ISE представляют собой систему сквозного проектирования, которая реализует все этапы создания цифрового устройства на базе ПЛИС, включая программирование кристалла: разработка проекта, синтез, моделирование, трассировка и загрузка в кристалл. Версия 3.3WP8.0 САПР WebPACK ISE предназначена для проектирования цифровых устройств на базе ПЛИС производства Xilinx, относящихся как семействам CPLD: XC9500, XC9500XL, XC9500XV, XCR22V10, XCR3000 (XPLA1_3, XPLA2), XCR3000XL (XPLA3), XCR5000 (XPLA1_5), так и FPGA: Spartan™-II, Virtex™-E (только кристалл XCV300E), Virtex-II (кристаллы 2V40, 2V80 и 2V250).

Отличительные особенности пакета:

· поддержка различных методов описания проектируемых устройств (графических и текстовых);

· возможность использования проектов, подготовленных в других системах проектирования, в том числе в среде пакета Altera MAX+PlusII™;

· наличие схемотехнического редактора, укомплектованного набором обширных библиотек;

· интеллектуальные средства создания HDL (Hardware Description Language)-описаний, формирующие шаблоны на основании информации, предоставляемой пользователем, для языков описания аппаратуры VHDL, Verilog™ и ABEL™ HDL;

· высокоэффективные средства синтеза HDL-проектов, поддерживающие языки VHDL, Verilog и ABEL HDL, с возможностью оптимизации;

· развитые средства верификации проекта, позволяющие сократить полное время разработки устройства за счет обнаружения возможных ошибок на более ранних стадиях проектирования и сокращения длительности и количества возможных итераций;

· автоматические средства трассировки проекта в кристаллы различных семейств ПЛИС Xilinx с учетом оптимизации проекта по различным параметрам;

· средства программирования кристаллов семейств ПЛИС Xilinx, выполненных по различной технологии (CPLD и FPGA), поддерживающие несколько типов загрузочных кабелей JTAG-интерфейса;

· удобный для разработчика пользовательский интерфейс и наличие в каждом модуле пакета справочной системы, сокращающие время освоения САПР;

· наличие интегрированного с пакетом САПР набора инструментов и утилит других фирм, предоставляющих дополнительные удобства в процессе проектирования, включающего утилиту генерации тестовых сигналов HDL Bencher™, программу моделирования ModelSim XE Starter™ и редактор диаграмм состояний StateCAD™.

2. Создание проекта цифрового устройства с использованием схемотехнического редактора ECS пакета WebPACK ISE;

Для начала работы с пакетом WebPACK ISE был запущен Навигатор проекта (Project Navigator), основное окно которого показано на рис. 1. В данном окне подробно отобража ются все этапы процесса разработки и программирования ПЛИС.

Рис.1. Основное окно Навигатора проекта пакета WebPACK ISE

Затем создали новый проект, указав исходные данные, необходимые для создания проекта, создали модули исходного описания проектируемого устройства. После создания модуля автоматически произвёлся запуск программы пакета, которая используется для работы с соответствующим типом исходного описания проектируемого устройства.

В процессе создания принципиальной схемы проектируемого устройства было произведено выполнение:

· Ввода символов элементов схемы.

· Соединение компонентов схемы с помощью проводников и шин.

· Ввода названий цепей и шин.

· Установка маркеров цепей, используемых для подключения "внешних" элементов или выводов ПЛИС.

При открытии окна схемотехнического редактора (рис. 2) активизирован режим выбора объекта, установленный по умолчанию. В этом режиме осуществляется выделение, перемещение и удаление элементов схемы, а также просмотр и редактирование их параметров. В случае успешного выполнения указанных операций на поле чертежа появляется детальное изображение выбранного компонента (рис. 2).

Рис. 2. Окно схематического редактора

При разработке схемы в редакторе ECS установили названия цепей, которые входят в состав шин или используются для соединений с "внешними" элементами, присоединили маркеры к проводникам или шинам. Для проверки разработанной схемы использовалась команда Check Schematic. В процессе верификации осуществился контроль целостности схемы и выполнения правил электрических соединений.

После создания UCF файла осуществилась привязка маркеров схемы к выводам микросхемы.

После подготовки принципиальной схемы и файла ограничений UCF было произведено выполнение синтеза, в процессе которого из файлов HDL-описаний проектируемого устройства формируется файл списка соединений в формате EDIF (Electronic Data Interchange Format).

Этап размещения и трассировки проектов, выполняемых на базе семейств ПЛИС CPLD фирмы Xilinx, включает в себя две фазы: трансляции и распределения ресурсов кристалла для реализации проектируемого устройства. Завершение выполнения каждой фазы этого процесса отмечается соответствующей пиктограммой в строке с ее названием и сопровождается отчетом о полученных результатах. При получении успешных результатов размещения и трассировки перешли к заключительному этапу разработки проектируемого устройства.

3. Программирование ПЛИС семейств CPLD с использованием модуля iMPACT пакета WebPACK ISE.

Сформировали последовательную цепочку периферийного сканирования кристаллов ПЛИС, подключенную к соответствующей группе контактов JTAG-интерфейса. После этого было подано напряжение питания на разработанное устройство. Для программирования ПЛИС выбрали кристалл. После установки всех необходимых значений параметров следует подтвердили их нажатием кнопки "ОК" в нижней части диалоговой панели, что привело к запуску операции программирования выбранного кристалла. Завершение процесса конфигурирования отмечается соответствующими сообщениями в рабочей области и окне регистрации сообщений программы iMPACT. Далее проверили правильность работы на лабораторном стенде.

Вывод:

В процессе работы познакомились с современными средствами САПР в области цифровой электроники, практически освоили проектирование цифровых устройств на современной элементной базе (ПЛИС) с применением средств автоматизированного проектирования – пакета WebPACK ISE.

Дата добавления: 2015-05-09