FPGA入门教程-Spartan-3A

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1、FPGA入门教程这里要注意，我们的实验板是Spartan3AN-XC3S200AN-FTG256，以前我们并没有把程序烧进板子里，所以可以乱选，但这次一定要根据这个图选。一直装不Modelsim或者装上了又用不了的同学，如果你的ISE版本比较高的话，展开这栏选择Isim，是ISE自带的仿真工具，这个也可以的。如图右键点击xc3s500e-4fg320，选择NewSource。选择VHDLModule，右侧输入文件名（文件名不能由数字开头），点Next进入下一步。本次实验是点亮实验板上的LED灯，我们这里可以用一个std_logic_vector来表示

2、led的输出端口。实验板上有8个LED灯，所以位宽为8。当你想点亮一个LED灯，只需给该led灯赋值‘1’高电平而其他位为‘0’；例如点亮第一个led灯，则：led<=“00000001”;这样的可以了，方法有很多种，仅供示范。由于我们做的实验是流水灯，灯的闪烁是流动的，所以led的状态变换应该由时钟Clk来决定，而Spartan3E的时钟频率为50Mhz，所以我们应该适当的对时钟分频，才能看得清楚led的流动。写完led的代码后点击左边的Synthesize–XST，进行对代码的综合。双击DesignSummary/Reports可以看到各种报告。

3、例如在红框内我们可以看到我们设计的流水灯用了多少个FlipFlops（触发器），多少个LUT（查找表）等。综合完电路后，如图右键点击工程NewSource。选择ImplementationConstraintsFile，命名后点击NEXT然后Finish。UCF文件就生成好了，如图。提醒一下还是找不到UCF文件的人，请注意你们选的是不是红色框框里Implementation选择图中选的Simulation是用来仿真的，平时想Modelsim上观察波形的时候才点这里。什么是UCF？UCF全称为UserConstraintsFile，即用户约束文件。IS

4、E中有多种用户约束，如管脚位置约束，区域约束，时序约束以及电平约束。我们这个实验只需要用到管脚位置约束。那什么又是管脚位置约束呢？我们写的代码中有各种端口。你在Port声明里有时钟CLK，有复位RST，有流水灯输出LED，由于我们要把程序烧进板子里，那么我们就要通过UCF文件告诉板子，我这个CLK对应你板子上的哪个管脚。这个是实验板的芯片，可以看到有很多I/O口，即可编程输入/输出口单元（IOB）。是芯片与外界电路的接口部分，提供输入缓冲，输出驱动，接口电平转换等功能。为了便于管理和适应各种电气标准，图中我们可以看到IOBank被分成4组，不同Ban

5、k的接口标准由其接口电压Vcco决定，一个Bank只有一种Vcco。这是FPGA芯片内部的结构，我们可以看到IOB与芯片内的CLB，BRAM相连。我们实验是点亮LED灯，我们要点亮的第一个LED灯相对应的ucf的代码是NET"LED<0>"LOC="M14";对LOC=“M14”，说明我们的第一个LED灯对应的管脚是M14管脚。其实我们也可以LOC=“J13”或者”K14”，但是我们的实验板上已经把M14这个管脚连接到对应实验板上的第一个LED灯了。所以我们应该通过编写ucf告诉综合器，我的端（PORT）里的输出LED实际上是对应着你芯片的M14管脚

6、。从上图中我们可以看到M14管脚连线到A2_IO1这个地方。A2_IO1的线最后会连接到左图蓝色方框位置。说明了M14管脚连接的是第一个LED灯。原理图请在WEBCC里下载有的人会疑惑为什么LED<0><=‘1’;而不是LED<0><=‘0’;的时候灯才会亮。左图是LED的原理图。图中我们可以看到，当LED1来了一个高电平‘1’的时候，二极管被导通，当是低电平的时候，左边和右边接地都为0，没有电流通过，所以LED不会被点亮。在编辑UCF文件里输入如图的代码。UCF文件的语法格式为NET“端口名（必须与vhd文件里的端口名大小写一致）”LOC=“loc

7、ation”例如NET“clk”LOC=“P9”；由于我的vhd代码中时钟是clk小写，所以这里必须也是小写。我的LED是大写，所以也必须大写，板子上有16个led灯，第一个灯用<0>代表，以此类推。约束对象的名字大小写敏感，而NET，LOC这些关键字大小写不敏感。LOC=“P9”的意思是把clk信号分配到FPGA板子上的P9管脚上，而Spartan3A板子上P9管脚就是40Mhz的时钟晶振。输入完之后点击保存。NET"LED<0>"LOC="M14";NET"LED<1>"LOC="M13";NET"LED<2>"LOC="K13";NET"LED

8、<3>"LOC="L13";NET"LED<4>"LOC="M16";NET"LED<5>"LOC="M15