EDA设计：流水灯-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了EDA设计：流水灯。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

前言

本次主要介绍一下关于EDA做的初次实验：流水灯设计。实验包括Vivado仿真的具体流程、实现EDA板子的实物仿真。

一、设计内容

1.学习Vivado软件，并按照Vivado开发流程，熟练其Vivado的硬件、软件使用的流程。
2.利用给定流水灯的原程序，仿真程序，进行软件仿真，观察其结果。
3.利用给定流水灯的原程序，约束程序，进行硬件实物仿真，观察流水灯变化的情况。

二、设计过程（及设计步骤）

2.1 工程建立

（1）打开Vivado软件，出现下面窗口，打开Create Project创建项目
EDA设计：流水灯,EDA设计,fpga开发（2）点击Next

(3)创建工程名字，选择保存路径，并选中创建项目子路径

（4）选择RTL Project一项，并勾选Do not specify sources at this time。
（5）选择对应的FPGA对应的器件。这里选择的是xc7a35tcsg324-1。
EDA设计：流水灯,EDA设计,fpga开发（6）确认相关信息与设计所用的FPGA器件信息是否一致，一致的话点击Finish，完成空白工程建立。

2.2 添加源文件

（1）打开Add Sources的对话框，点击Add or create design sources。
EDA设计：流水灯,EDA设计,fpga开发
（2）选择Create File,然后在弹出的框中输入File name,点击OK。

（3）点击Finish。

（4）输入设计模块所需的端口，并设置端口方向。如果端口为总线型，勾选Bus选项，并通过MSB和LSB确定总线宽度。最后点击OK。
EDA设计：流水灯,EDA设计,fpga开发（5）点击新建的源文件，添加源程序

源程序如下所示：

module flowfight(     //声明模块名，方便后面的调用
    input clk,        //声明端口的输入输出信号
    input rst,
    output [15:0] led
    );
    reg [23:0] cnt_reg;    //寄存24位的中间参量，为下面时钟分频做准备
    reg [15:0] light_reg;   //对应16位的输出信号led
    always @ (posedge clk)   //clk上升沿触发
    begin
    if(!rst)   cnt_reg <= 0;        //rst为0时，cnt_reg赋值为0
    else   cnt_reg <= cnt_reg + 1;  //rst为1时， cnt_reg加一
    end
    always @ (posedge clk)    //clk上升沿触发
    begin
    if (!rst)
       light_reg <= 16'h 0003;   // light_reg初始赋值，第0,1位为高电平
    else if (cnt_reg == 24'hffffff)  //利用cnt_reg，进行时钟分频，方便硬件观察现象
    begin
    if (light_reg == 16'hc000)   //流水灯循环一个流程后
     light_reg <= 16'h0003;    //重新对light_reg初始赋值，第0,1位为高电平
    else
    light_reg <= light_reg << 1; //流水灯左移一位
    end
    end
    assign  led = light_reg;   //将寄存的light_reg的值赋值到led输出端口
endmodule

2.3 添加约束文件

（1）打开Add Sources的对话框，点击Add or create constraints。
EDA设计：流水灯,EDA设计,fpga开发
（2）选择Create File,然后在弹出的框中输入File name,点击OK。
（3）点击Finish。
（4）点击新建的约束文件，添加约束程序

约束程序如下所示：

set_property PACKAGE_PIN K3 [get_ports {led[0]}]
set_property PACKAGE_PIN M1 [get_ports {led[1]}]
set_property PACKAGE_PIN L1 [get_ports {led[2]}]
set_property PACKAGE_PIN K6 [get_ports {led[3]}]
set_property PACKAGE_PIN J5 [get_ports {led[4]}]
set_property PACKAGE_PIN H5 [get_ports {led[5]}]
set_property PACKAGE_PIN H6 [get_ports {led[6]}]
set_property PACKAGE_PIN K1 [get_ports {led[7]}]
set_property PACKAGE_PIN K2 [get_ports {led[8]}]
set_property PACKAGE_PIN J2 [get_ports {led[9]}]
set_property PACKAGE_PIN J3 [get_ports {led[10]}]
set_property PACKAGE_PIN H4 [get_ports {led[11]}]
set_property PACKAGE_PIN J4 [get_ports {led[12]}]
set_property PACKAGE_PIN G3 [get_ports {led[13]}]
set_property PACKAGE_PIN G4 [get_ports {led[14]}]
set_property PACKAGE_PIN F6 [get_ports {led[15]}]
set_property PACKAGE_PIN P15 [get_ports rst]
set_property PACKAGE_PIN P17 [get_ports clk]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led[15]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led[14]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led[13]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led[12]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led[11]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led[10]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led[9]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led[8]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led[7]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led[6]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led[5]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led[4]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led[3]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led[2]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led[1]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led[0]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports clk]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports rst]

2.4 添加仿真文件,并仿真

（1）打开Add Sources的对话框，点击Add or create simulation sources。
EDA设计：流水灯,EDA设计,fpga开发（2）选择Create File,然后在弹出的框中输入File name,点击OK。
（3）点击Finish。

EDA设计：流水灯,EDA设计,fpga开发
（4）点击OK。

（5）点击新建的仿真文件，添加仿真程序

EDA设计：流水灯,EDA设计,fpga开发

仿真程序如下所示：

module con_flowfight1(
    );
       reg clk;
       reg rst;
       wire [15:0] led;
       flowfight u0(   //调用源程序，并给调用的模块进行命名
       .clk(clk),       //将端口映射进行例化名
       .rst(rst),
       .led(led));
       parameter PERIOD = 10;  //参数声明，并赋值为10
       always                 //每隔5ns，时钟翻转一次
       begin
       clk = 1'b0;
       #(PERIOD/2) clk = 1'b1;
       #(PERIOD/2);
       end
       initial     //对clk，rst进行赋值
       begin
       clk = 1'b0;
       rst = 1'b0;
       #100;      
       rst = 1'b1;
       #100;
       rst = 1'b0;
      #100;
       rst = 1'b1;
       end
endmodule

(6)点击左侧Run simulation下的Run Behavioral simulation进行仿真。
EDA设计：流水灯,EDA设计,fpga开发

2.5 生成比特文件，并进行硬件仿真

（1）如下图所示，点击Setting 下的_bin_file,可以保存生成的Bit文件
EDA设计：流水灯,EDA设计,fpga开发
（2）如图点击Generate Bitstream,工程会自动完成综合、实现、Bit文件生成的工程

（3）点击Open Target,选择Auto Connect连接到板卡。

（4）选择生成的bit文件对FPGA芯片进行编程仿真。

三、仿真结果

如下图所示，该仿真结果是流水灯循环一个周期的过程。其中高电平表示亮灯，从led[0],led[1]亮起，逐渐向led的高位循环一位，其结果和预期相符。
EDA设计：流水灯,EDA设计,fpga开发

四、硬件验证

下图是流水灯实物仿真的其中的一个过程：
EDA设计：流水灯,EDA设计,fpga开发

五、问题解决

1.问题：添加的源文件/仿真文件，在保存时，显示有错误警示，并且点击错误查询，总是指向module的第一行。
解决办法：我在源文件/仿真文件命名时，没有太过注意，应该满足： (1) 源文件保存的文件名必须和源文件module后面的文件名一致；（2）仿真文件保存的文件名也必须和仿真文件module后面的文件名一致。
2.问题：添加的仿真程序，在调用源程序时，显示错误。
解决办法：仿真文件里在调用源程序时，‘U0’前那个文件名必须和源文件中module后的文件名一致。其中‘U0’是是模块的命名，没有特定要求。
3.问题：硬件仿真时，不了解其操作流程。
解决办法：在进行硬件仿真时，确实不知道该怎么做，后来询问的同学，才完成流程，出来实验现象。
4.问题：看不懂流水灯源代码的程序，尤其是其中设定的中间24位的参量cnt_reg，不知道他起到的作用是什么。
解决办法：仔细的研读了流水灯的程序，例如<<是左移一位。其中使用cnt_reg，编写的一段程序是为了降低时钟的频率，实现时钟的分频。由于EGO1上时钟的频率是100Mhz，人眼无法识别流水灯的现象，因此需要时钟分频，增大流水灯一次循环的时间，方便人眼识别。

六、心得体会

这是我第一次接触Vivado，在进行流水灯的实验中，虽然不用自己编写代码，但是由于并不了解Vivado的开发流程，也是遇到了很多问题，但是最终都顺利的解决了，但是也是感触良多。
首先在进行程序仿真时，总是显示错误，但是程序又没有问题。在这一点上，确实花费了很长的时间，我开始时，逐字逐句的读取了log，error等等，然而并没用找到解决办法。后来百度后，发现可能是杀毒软件的问题，我又试着重新安装了Vivado，最后成功进行了仿真。
再者进行流水灯的实验时，只是按照学习通上的步骤按图索骥完成了实验，不太懂得源程序，仿真程序，约束程序之间的关系。百度查询了一些资料，才知道，其中仿真时，只需要用到源程序，仿真程序，而约束文件是负责连接源程序中端口信号和EGO1板子上对应的引脚的。因此在进行实物仿真时，可以先在Vivado上进行仿真，观察现象是否符合预期。
最后一点体会就是看懂流水灯的程序花了很长时间，但是也对我后续编写源代码提供了很大的助力。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-778995.html

到了这里，关于EDA设计：流水灯的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！