Лекция 12. Система Foundation Series
Лекция 12 – Система Foundation Series для проектирования ПЛИС фирмы Xilinx. Графический редактор
Общие сведения. Настоящее программное обеспечение предназначено для выполнения проектов, связанных с разработкой цифровых управляющих устройств (ЦУУ) на основе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). Существует целый ряд достаточно мощных систем автоматизированного проектирования (САПР) таких устройств. Рассмотрим одну из простейших САПР – Xilinx Foundation 2.1i студенческая версия, предназначенную для обучения без использования в коммерческих целях.
Этапы разработки проекта. Процесс разработки проекта (см. рисунок 12.1) состоит из следующих этапов:
· запуск САПР Xilinx Foundation 2.1i;
· ввод имени проекта, выбор семейства и типа микросхемы (МС) ПЛИС;
· ввод проекта с помощью:
|
Рисунок 12.1 – Этапы выполнения проекта | Ø графического редактора, Рекомендуемые материалыОтветы на вопросы к зачету Лабораторная работа 2 - Отчет к ЛР 2 - Исследование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором Лабораторная работа 1 - Отчет к ЛР 1 - Исследование двигателя постоянного тока независимого возбуждения FREE МУ к ДЗ - Формальное представление схем электрических принципиальных для решения задач FREE методичка Буйлова Е.А. для выполнения лабораторной работы №2 по РТК Отчет по практикуму - Крышка - Ось Ø описание аппаратуры на языке VHDL, Ø графа переходов; · логическое моделирование (компиляция проекта), · трассировка проекта в кристалл, · просмотр базового плана кристалла ПЛИС с размещенными элементами схемы; · временное моделирование, · сохранение файлов проекта; · формирование файла для программирования ПЛИС. · программирование ПЛИС (загрузка проекта в кристалл). |
Главное меню Foundation. Открыть САПР фирмы Xilinx Foundation версии 2.1i можно из меню «Рабочего стола» двумя путями:
1. вызывается меню «Пуск», в котором оживляется «Программы» и далее выдаётся команда «Менеджер» (рабочий столменю «Пуск»меню «Программы»команда «Менеджер»);
2. вызывается непосредственно меню «Менеджер» (рабочий стол«Менеджер»).
Необходимо отметить, что процедуры САПР написаны на английском языке.
Главное окно Менеджер проекта (Project Manager) приведено на рисунке 12.2. Нижняя половина поля окна фиксирует все операции с программой Xilinx Foundation. Использование Project Manager позволяет обеспечить удобное задание всех параметров проекта, быстрое управление вводом опи-
сания проекта, его компиляцию, временное и функциональное моделирова-
|
Рисунок 12.2 – Главное окно Менеджер проекта | ние, верификацию и программирование ПЛИС. С этой целью окно Менеджер проекта содержит выпадающие меню: Папка (File) (см. рисунок 12.3), Документ (Document) (см. рисунок 12.4), Просмотр (View) (см. рисунок 12.5), Проект (Project) (см. рисунок 12.6), Разводка проекта (Implementation) (см. рисунок 12.7), Инструменты (Tools) (см. рисунок 12.8) и Помощь (Help) (см. рисунок 12.9). Главное меню дополнительно содержит пиктограммы (см. таблицу 12.1). |
Главное окно также содержит всплывающие меню (см. таблицу 12.2).
Таблица 12.1 – Пиктограммы окна Менеджер проекта
| Пиктограмма | Назначение | |
|
| New Project | новый проект |
|
| Open Project | открыть проект |
|
| Project Libraries | библиотеки проекта |
|
| Document Info | информация о микросхеме |
|
| Find | поиск |
|
| New Revision | новая ревизия |
|
| Copy Revision | копирование ревизии |
|
| View Implementation Report Files | просмотр отчёта после упаковки |
|
| Edit Project Notes | редактирование примечаний проекта |
|
| View Command History | просмотр выдачи команд, |
|
| Help | помощь |
Одновременно с открытием окна Project Manager открывается окно Getting Started, которое приведено на рисунке 12.2. В этом окне разработчику предлагается открыть уже созданный ранее проект, для чего ставится флажок «точка» Open an Existing Project и предлагается список, имеющихся в наличии проектов. Внизу этого списка определён путь: c:xilinxactive projectstany7, указывающий место расположения выбранного проекта.
Кнопка More projects позволяет выбрать проект, который имеет другой путь. Чтобы загрузить необходимый проект нужно щёлкнуть мышкой на названии этого проекта в предложенном списке и нажать кнопку ОК. После чего проект загрузится.
Таблица 12.2 – Всплывающие меню главного окна Менеджер проекта
| Всплывающие меню | Описание |
| Files – Vers | список последних 4-х проектов |
| Flow | «оживляет» кнопки основных операций САПР Foundation |
| Contents | файлы разводки микросхемы |
| Reports | составление текстовых отчётов о проекте |
| Synthesis | выбирается Update: All Macros, Not Update Macros, Selected Macros, Synthesize only |
|
Рисунок 12.3 – Окно меню File |
Рисунок 12.4 – Окно меню Document |
|
Рисунок 12.5 – Окно меню View |
Рисунок 12.6 – Окно меню Project |
Рисунок 12.7 – Окно меню Implementation ( |
|
Рисунок 12.8 – Окно меню Tools |
Рисунок 12.9 – Окно меню Help |
На рисунках 12.10, 12.11, 12.12 и 12.13 представлены соответственно окна меню Flow, Contents, Reports и Synthesis.
|
Рисунок 12.10 – Окно меню Flow |
Рисунок 12.11 – Окно меню Contents |
|
Рисунок 12.12 – Окно меню Reports |
Рисунок 12.13 – Окно меню Synthesis |
|
Рисунок 12.14 – Окно New Project | Если разработчик хочет создать новый проект, он устанавливает в окне Getting Started «флажок» «Create a New Project ». Далее нужно нажать кнопку ОК, появится окно Новый проект (New Project) (см. рисунок 12.14). Предлагается выбрать из предложенных списков семейство микросхемы (МС) и тип МС. После указания перечисленных данных в окне New Project необходимо нажать кнопку ОК, что приводит к созданию нового проекта. |
При этом активизируются иконки на панельке План проекта (Design Entry) в окне Project Manager, приведённом на рисунке 12.15.
Рисунок 12.15 – Окно Менеджер проекта с активизированными кнопками на панелях
Таблица 12.3 – Основные операции САПР Foundation
| Операции | Описание |
| Design Entry – план проекта | HDL Editor – редактор HDL, FSM Editor – редактор FSM, Schematic Editor – схематический редактор |
| Simulation – функциональное моделирование | Functional Simulation |
| Implementation – разводка проекта | Implementation |
| Verification – верификация | Timing Simulation, Timing Analyzer |
| Programming – программирование | Devise Programming |
Графический редактор. В качестве традиционного средства ввода используется Schematic Editor, имеющий развитые библиотеки. Ниже рассмотрены процедуры ввода исходных данных в проект с помощью графического редактора, окно которого приведено на рисунке 12.16.
При работе в схематическом редакторе выбирается окно Схематический редактор (Schematic Editor). Данное окно содержит выпадающие меню: Папка (File) (см. рисунок 12.17), Редактирование (Edit) (см. рисунок 12.18), Режимы (Move) (см. рисунок 12.19), Варианты (Options) (см. рисунок 12.20), Иерархия (Hierarchy) (см. рисунок 12.21), Просмотр (View) (см. рисунок 12.22), Отображение (Display) (см. рисунок 12.23), Инструменты (Tools) (см. рисунок 12.24), Окно (Window) (см. рисунок 12.25), и Помощь (Help) (см. рисунок 12.26).
Рисунок 12.16 – Окно Графического редактора
Окно Графического редактора дополнительно содержит пиктограммы, расположенные в горизонтальном и вертикальном рядах (см. таблицу 12.4) и позволяющие оперативно выполнять различные действия.
|
Рисунок 12.17 – Окно File |
Рисунок 12.18 –Окно Edit |
|
Рисунок 12.19 – Окно Move |
Рисунок 12.20 – Окно Options |
|
Рисунок 12.21 – Окно Hierarchy
Рисунок 12.23 – Окно Display |
Рисунок 12.22 – Окно View |
|
Рисунок 12.24 – Окно Tools |
Рисунок 25 – Окно Window
Рисунок 12.26 – Окно Help |
Таблица 12.4 – Пиктограммы Графического редактора
| Пиктограмма | Назначение | |
| Горизонтальный ряд (слева направо) | 1 | Создать файл |
| 2 | Открыть файл | |
| 3 | Сохранить существующий файл | |
| 4 | Возврат в предыдущий кадр | |
| 5 | Печать | |
| 6 | Вырезать | |
| 7 | Копировать | |
| 8 | Вставить | |
| 9 | Масштаб (квадрат разделён диагональю слева направо, где правый верхний угол по нажатию ступенчато увеличивает изображение и отмечен «+», а левый нижний – уменьшает изображение и отмечен «-») | |
| 10 | ||
| 11 | Возврат | |
| 12 | Назад | |
| 13 | Вперед | |
| 14 | Свойства (характеристики выбранного элемента), | |
| 15 | Подключение элемента | |
| 16 | Отключение всех входов/выходов от всех линий связи | |
| 17 | Подключение точек входных/выходных для моделирования | |
| 18 | Запуск симулятора (редактор для моделирования) | |
| 19 | Справочная информация (окно подсказки) | |
| Вертикальный ряд | 1 | Выбор и перемещение |
| 2 | Иерархия элемента (макроса) | |
| 3 | Библиотеки элементов | |
| 4 | Рисование линий | |
| 5 | Рисование шины | |
| 6 | Подключение входов/выходов элемента к ближайшей шине | |
| 7 | Ввод имени шины или провода | |
| 8 | Определение входов/выходов | |
| 9 | Вызов редактора, создающего текст и стандартные рисунки |
Схема проекта создаётся в схематическом редакторе (Schematic Editor) (см. рисунок 12.16) с помощью пиктограмм, расположенных на панели слева.
|
Рисунок 12.27 – Библиотека элементов | 1. Пиктограмма стрелка 2 Пиктограмма Н |
открывается окно с базовой структурой данного элемента (макроса).
Для того, чтобы закрыть окно макроса, необходимо:
· нажать правую клавишу «мышки», при этом появится всплывающее меню
· подвести курсор «мышки» к названию Hierarchy Pop и нажать левую клавишу «мышки», что возвращает к окну, приведённому на рисунке 16 (на верхний уровень проекта).
3. Пиктограмма библиотека элементов 
вызывает окно, указанное на рисунке 12.27.
4. Пиктограмма входы-выходы 
позволяет определять входы и выходы элементы схемы, не связанных между собой. Процедура назначения входов-выходов представлена на рисунке 12.28. При нажатии «мышкой» на эту пиктограмму появляется окно Hierarchy Connector. Здесь нужно указать имя вывода Terminal Name, определить входной или выходной вывод, выбрав из списка Terminal Type Input (вход) или Output (выход).
После выполнения этих действий пользователь нажимает кнопку ОК. Окно пропадает и на поле схематического редактора появляется прямоугольник, который перемещается вместе с курсором «мышки».
Если щёлкнуть левой кнопкой «мышки» внутри прямоугольника, то появится вывод. Далее эти выводы подключаются к соответствующим входам схемы. Для этого нужно нажать пиктограмму 
. Изображение курсора линии изменится. Концом курсора «мышки» щелкаем на вывод элемента. При передвижении «мышки» по полю схематического редактора рисуется провод, он как бы тянется за курсором. Конец провода подводится к входу и щелчком левой кнопки «мышки» соединяется с ним. Аналогичным образом соединения осуществляются с любыми другими выводов других элементов.
Определение имени соединения осуществляется выполнением следующих действий.
1. Нажать мышкой на пиктограмму 
, при этом возникает окно Net Name.
2. Написать имя соединения в строке Net Name, после чего нажать кнопку ОК.
3. Установить курсор мышки на провод (соединение), которому присваивается имя. Щелкнуть левой кнопкой мышки (см. рисунок 12.29), Над проводом появляется название.
Создание шины обеспечивается следующей последовательностью действий.
1. Нажать мышкой на пиктограмму 
.
2. При щёлчке курсором мышки» на выводе шины элемента и передвижении линии по полю схематического редактора рисуется шина (она как бы «тянется» за курсором).
3. Если остановить перемещение линии и щелкнуть левой клавишей мышки два раза подряд в точке останова, то появится окно Add bus Terminal/Label.
4. В данном окне необходимо определить название шины в строке Name: указать размер Label шины (в нашем примере от 0 до 3), выбрать из
Рисунок 12.28 – Процедуры присвоения имени ввода/вывода
списка Тerminal Marker. Тип шины (конечное обозначение).
None – никакой,
Input – вход (входная),
Output – выход (выходная),
Bi-Directional – двунаправленная.
Нажать мышкой на кнопку ОК после введения всех вышеперечисленных данных. Окно Add bus Terminal/Label пропадает и на поле схематического редактора создаётся шина с указанием её названия и размера.
Рисунок 12.29 – Назначение имени цепи
Рисунок 12.30 – Назначение шины
Рисунок 12.31 – Подключение шины
Подключение входов элемента к шине осуществляется следующей последовательностью действий.
1. Нажать мышкой на пиктограмму 
.
2. Концом курсора мышки щёлкнуть на входы элемента, при этом вход соединяется с шиной.
3. Подвести курсор мышки к проводу и щёлкнуть левой клавишей два раза; появится окно Net Name (см. рисунок 12.30). В строку Net Name записывается название и номер проводника. Название проводника должно совпадать с названием шины, а номер должен быть выбран из указанного диапазона шины.
4. С нажатием кнопки ОК пропадает окно Net Name, а над проводником появляется обозначение.
5. Каждый проводник, подключённый к шине, нужно обозначить, т.е. указать имя и номер (см. рисунок 12.31).
Пиктограмма 
вызывает графический редактор (см. рисунок 12.32), который позволяет создавать рисунки и писать текст. При компиляции проекта, компилятор их не учитывает (не принимает во внимание).
Рисунок 12.32 – Работа с пиктограммой 9 (текст и графика)
Литература
1. Программное обеспечение Foundation Xilinx 2.1i на двух лазерных дисках, прилагаемых к книге Дж. Ф. Уэйкерли. Проектирование цифровых устройств.–М.: Постмаркет, 2002.
Вопросы для проверки усвоения материала
1. Этапы проектирования в САПР Xilinx Foundation Series.
Информация в лекции "1. Основы охраны окружающей среды" поможет Вам.
2. Способы описания разрабатываемых проектов.
3. Последовательность команд для открытия библиотеки элементов электрической схемы.
4. Меню и команды Главного меню Менеджер проекта.
5. Пиктограммы Главного меню Менеджер проекта.
6. Меню и команды окна Графического редактора.
7. Пиктограммы окна Графического редактора.
