Xilinx-ISE-大学计划使用教程PPT-1

北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司产品概述--CPLD产品CPLD产品目前有两大类:CoolRunner系列XC9500系列CoolRunner-IICoolRunnerXPLA3XC9500XC9500XL北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司产品概述--CPLD产品的内部结构北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司产品概述--FPGA产品Xilinx公司目前有两大类FPGA产品:Spartan系列:面向低成本的中低端应用，是目前业界成本最低的一类FPGA；Virtex系列:面向高端应用，属于业界顶级产品。这两个系列的差异仅限于芯片的规模和专用模块上，都采用了先进的0.13um、90nm、65nm、40nm制造工艺，具有相同的卓越品质。Spartan系列是Virtex系列的简化版本。北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司产品概述---FPGA产品-Spartan系列Spartan系列目前主流的芯片包括:Spartan-2，Spartan-2E，Spartan-3，Spartan-3A，Spartan-3E，Spartan-6等种类。1）Spartan-2最高可达20万系统门；2）Spartan-2E最高可达60万系统门；3）Spartan-3最高可达500万门；4）Spartan-3A和Spartan-3E不仅系统门数更大，还增强了大量的内嵌专用乘法器和专用块RAM资源，具备实现复杂数字信号处理和片上可编程系统的能力。5）Spartan-6系列的FPGA是Xilinx公司于2009年推出的新一代的FPGA芯片，该系列的芯片功耗低，容量大。北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司产品概述---FPGA产品Virtex系列Virtex系列是Xilinx的高端产品，也是业界的顶级产品，Xilinx公司正是凭借Vitex系列产品赢得市场，从而获得FPGA供应商领头羊的地位。可以说Xilinx以其Virtex-6、Virtex-5、Virtex-4、Virtex-IIPro和Virtex-II系列FPGA产品引领现场可编程门阵列行业。目前的主流芯片包括：Vitrex-2、Virtex-2Pro、Virtex-4、Virtex-5、Virtex-6等种类。北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司产品概述--FPGA原理（查找表技术）也称为函数发生器(Functiongenerator,FG)其功能被输入的数目限制，而不是被复杂性所限；贯穿LUT的时延是固定的；ABCDZ000000001000100001110100101011...11000110101110011111CombinatorialLogicABCDZ北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司产品概述---FPGA内部结构FPGA芯片主要由6部分完成，分别为：1)可编程输入输出单元；2)基本可编程逻辑单元；3)完整的时钟管理；4)嵌入块式RAM；5)丰富的布线资源；6)内嵌的底层功能单元和专用硬件模块；北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司产品概述---FPGA内部结构Virtex™-II结构核电压1.5V块BRAM资源I/O块(IOBs)可配置的逻辑块(CLBs)时钟管理(DCM,BUFGMUX)专用乘法器可编程的互联线北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司产品概述---FPGA内部结构CLB是FPGA内的基本逻辑单元。CLB的实际数量和特性会依器件的不同而不同，但是每个CLB都包含：一个可配置开关矩阵，此矩阵由4或6个输入、一些选型电路（多路复用器等）和触发器组成。开关矩阵是高度灵活的，可以对其进行配置以便处理组合逻辑、移位寄存器或RAM。在Xilinx公司的FPGA器件中，CLB由多个（一般为4个或2个）相同的Slice和附加逻辑构成。北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司产品概述---FPGA内部结构每个CLB模块不仅可以用于实现组合逻辑、时序逻辑，还可以配置为分布式RAM和分布式ROM。本地布线北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司产品概述---FPGA内部结构典型的4输入Slice结构示意图（Virtex-II）北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司产品概述-FPGA内部结构北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司产品概述---FPGA内部结构（复用逻辑）专用的Mux提供了slices和LUTs之间的连接F5F8F5F6CLBSliceS3SliceS2SliceS0SliceS1F5F7F5F6MUXF8连接两个MUXF7输出(来自上面或下面的CLB)MUXF6连接SliceS2和S3MUXF7连接两个MUXF6输出MUXF6连接slicesS0和S1MUXF5连接Slice内的LUT北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司产品概述---FPGA内部结构（IO块）•输入通道：两个DDR寄存器•输出通道：•两个DDR寄存器•两个三态使能DDR复用器•独立的时钟和时钟使能，用于I和O•共享置位和复位信号RegRegDDRMUX3-stateOCK1OCK2RegRegDDRMUXOutputOCK1OCK2PADRegRegInputICK1ICK2IOB北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司产品概述---FPGA内部结构（专用BRAM）•最大3.5Mb•同步的读/写•真正的双端口RAM•每个端口有同步读/写功能•每个端口有不同的时钟（可配置）•支持初始化值•对输出锁存器的同步复位•支持奇偶校验•每8位一个奇偶校验位•与嵌入式的专用乘法器相邻•用于快速的乘-累加操作DIADIPAADDRAWEAENASSRACLKADIBDIPBWEBADDRBENBSSRBDOACLKBDOPADOPBDOB18-kbblockSelectRAMmemory北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司产品概述---FPGA新结构Virtex-4系列的FPGA采用了高级硅模组(AdvancedSiliconModularBlock,ASMBL)架构。ASMBL通过使用独特的基于列的结构，实现了支持多专门领域应用平台的概念。每列代表一个具有专门功能的硅子系统，如逻辑资源、存储器、I/O、DSP、处理、硬IP和混合信号等。Xilinx公司通过组合不同功能列，组装成面向特定应用类别的专门领域FPGA（与专用不同，专用是指一项单一应用）。北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司产品概述--Virtex-4结构1GbpsSelectIO™ChipSync™源同步技术,XCITE活动的端接智能RAM新的BRAM/FIFOXesium时钟技术500MHz带APU接口的PowerPC™405450MHz,680DMIPS三模式以太网MAC10/100/1000MbpsRocketIO多吉比特接收、发送器622Mbps–10.3GbpsXtremeDSP™技术Slices25618x18GMACs高级CLBs200K逻辑单元北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司产品概述---Virtex-5结构550MHz时钟管理单元（带DCM和PLL)三模式10/100/1000Mbps以太网MACs新一代PowerPC®嵌入式处理器带ChipSync技术和XCITEDCI的SelectIORocketIO™接收/发送器选项低功耗GTP:最大到3.75Gbps高性能的GTX:最大到6.5GbpsPCIExpress®端节点模块最高级的高性能真正的6输入LUT逻辑结构高级配置选项36Kbit双口RAM/FIFO(带集成的ECC)带有集成ALU的25x18DSPSlice新的扩展的带内建ADC的系统监控功能北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司产品概述---PROM产品Xilinx公司的PlatformFlashPROM能为所有型号的XilinxFPGA提供非易失性存储。全系列PROM的容量范围为1Mbit到32Mbit，兼容任何一款Xilinx的FPGA芯片，具备完整的工业温度特性，支持IEEE1149.1所定义的JTAG边界扫描协议。PROM芯片可以分成3.3V核电压的系列和1.8V核电压的系列两大类。北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司产品概述---PROM产品串行配置并行配置北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司软件平台介绍--开发工具ISEDesignSuite涉及了FPGA设计的各个应用方面，包括逻辑开发、数字信号处理系统以及嵌入式系统开发等FPGA开发的主要应用领域，主要包括1）ISEFoundation：集成开发工具2）EDK：嵌入式开发套件3）DSP_TOOLs：数字信号处理开发工具4）ChipScopePro：在线逻辑分析仪工具5）PlanAhead：用于布局和布线等设计分析工具北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司软件平台介绍--软件组成集成开发环境数字信号处理开发工具在线逻辑分析仪工具片上系统开发布局布线工具北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司软件平台介绍--ISEFoundation软件ISEFoundation软件是Xilinx公司推出的FPGA/CPLD集成开发环境，不仅包括逻辑设计所需的一切，还具有简便易用的内置式工具和向导，使得I/O分配、功耗分析、时序驱动设计收敛、HDL仿真等关键步骤变得容易而直观。北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司软件平台介绍--EDK软件EDK是Xilinx公司推出的FPGA嵌入式开发工具，包括嵌入式硬件平台开发工具（PlatformStudio）、嵌入式软件开发工具（PlatformStudioSDK）、嵌入式IBMPowerPC硬件处理器核、XilinxMicroBlaze软处理器核、开发所需的技术文档和IP，为设计嵌入式可编程系统提供了全面的解决方案。EDK10.1版还包括了最新的IP内核以优化系统设计。同时还包括了SPI、DDR2/DMA/PS2和支持SGMII的三模式以太网MAC等外设，FlexrayTM外设选项，以及用于DMA的PCIExpress驱动支持。北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司软件平台介绍--DSP_Tools软件Xilinx公司推出了简化FPGA数字处理系统的集成开发工具DSPTools，快速、简易地将DSP系统的抽象算法转化成可综合的、可靠的硬件系统，为DSP设计者扫清了编程的障碍。DSPTools主要包括SystemGenetator和AccelDSP两部分，前者和Mathworks公司的Simulink实现无缝链接，后者主要针对c/.m语言。北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司软件平台介绍--ChipScopePro软件Xilinx公司推出了在线逻辑分析仪，通过软件方式为用户提供稳定和方便的解决方案。该在线逻辑分析仪不仅具有逻辑分析仪的功能，而且成本低廉、操作简单，因此具有极高的实用价值。ChipScopePro既可以独立使用，也可以在ISE集成环境中使用，非常灵活，为用户提供方便和稳定的逻辑分析解决方案，支持Spartan和Virtex全系列FPGA芯片。ChipScopePro将逻辑分析器。总线分析器和虚拟I/O小型软件核直接插入到用户的设计当中，可以直接查看任何内部信号和节点，包括嵌入式硬或软处理器。北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司软件平台介绍--PlanAhead软件PlanAhead工具简化了综合与布局布线之间的设计步骤，能够将大型设计划分成较小的、更易于管理的模块，并集中精力优化各个模块。此外，还提供了一个直观的环境，为用户设计提供原理图、平面布局规划或器件图，可快速确定和改进设计的层次，以便获得更好的结果和更有效地使用资源，从而获得最佳的性能和更高的利用率，极大地提升了整个设计的性能和质量。北京中教仪装备技术有限公司Xilinx公司ISE10.1软件介绍--ISE设计流程翻译映射布局和布线规划和预算HDLRTL仿真综合以创建网表功能仿真得到时序收敛时序仿真实现创建代码/