FPGA最小系统之：实例2 在Xilinx的FPGA开发板上运行第一个FPGA程序

2.6.1 实例的内容及目标

1．实例的主要内容

本节旨在通过给定的工程实例--"按键开关控制LED"来熟悉Xilinx ISE软件的基本操作、设计、编译及仿真流程。同时使用基于Xilinx FPGA的开发板将该实例进行下载、验证及调试，完成工程设计的硬件实现，熟悉Xilinx FPGA开发板的使用及配置方式。

在本训练中设计软件采用ISE 7.1i，实现功能是利用4个按键开关来控制8个LED灯。具体的显示方案是由4个按键开关控制8个LED灯，根据按键开关按下的不同，会有不同的灯点亮。

在本训练中，将主要讲解下面一些知识点。

Xilinx ISE工程创建及属性设置。 Xilinx ISE源文件设计输入方式。 Xilinx ISE综合。 Xilinx ISE行为仿真。 Xilinx ISE约束设计。 Xilinx ISE布局布线。 Xilinx ISE时序仿真。 Xilinx ISE硬件下载。

通过这些知识点，按照下面提供的训练流程，读者可以迅速地掌握使用Xilinx ISE软件进行FPGA开发的方法。

2．实例目标

通过详细的流程讲解，读者应达到下面的目标。

熟悉Xilinx ISE软件的操作环境。 熟悉Xilinx ISE软件开发FPGA的基本流程。 可独立使用Xilinx ISE软件开发新工程。

2.6.2 平台简介

本实例基于红色飓风II代Xilinx板，此开发板集成了Xilinx的Spartan3 40万门FPGA及相关的丰富外设资源。

此开发板更加详细的信息、扩展附件及使用方法，可以到红色飓风的官方网站：http://www.fpgadev.com获取更多的信息。

本实例将通过一个简单的实例在这个开发板上对Xilinx的FPGA设计流程做一个全面的介绍，依照此例程的流程便可在该开发板上运行一个FPGA程序。

如图2.65所示为此开发板的一个外观图。

图2.65 红色飓风II代Xilinx板外观图

2.6.3 实例详解

本节同样将使用图解的方式将整个流程一步一步展现给读者，使读者能够轻松掌握ISE的开发流程。

1．工程创建及属性设置

（1）启动Project Navigator。

安装好ISE7.1套件后，可以按照以下的方法打开Project Navigator。

① 在桌面上面双击Xilinx ISE 7.1i的快捷方式图标，如图2.66左图所示。

② 选择"开始"→"所有程序"→"Xilinx ISE 7.1i"→"Project Navigator"，打开Project Navigator，如图2.66右图所示。

打开后的Project Navigator界面如图2.67所示。可以看到，Project Navigator的界面是一个标准的Windows软件视窗。分别包括标题栏、菜单栏、工具栏、工程浏览器、进度浏览器、主工作区、信息栏、状态栏。

图2.66 ISE的启动

图2.67 Project Navigator主界面

（2）创建一个新的工程。

单击"File"→"New Project…"，弹出如图2.68所示对话框。

图2.68 新建工程对话框

在这里填写将要创建的工程的名称（Project Name）、路径（Project Location）和工程的顶层模块类型（Top-Level Module Type）。

顶层模块类型我们主要使用前面两种：HDL(Hardware Design Language)硬件设计语言模式和Schematic原理图模式，这里选择HDL。

（3）设置工程属性。

填写好后，单击"Next"按钮，在如图2.69所示的对话框中设置工程的属性。

图2.69 工程属性对话框

在这个对话框可设置的属性定义，如表2.4所示。

表2.4 属性定义

Device Family	使用的FPGA的种类
Device	使用的FPGA的型号
Package	使用的FPGA的封装
Speed Grade	使用的FPGA的速度级别
Top-Level Module Type	顶层模块类型
Synthesis Tool	综合工具
Simulator	仿真工具
Generated Simulation Language	仿真模块语言类型

本实例选用的都是ISE自己带的综合工具和仿真工具，这里也可以选择第三方的应用软件，如图2.70和图2.71所示。

图2.70 工程属性对话框选择第三方综合工具

图2.71 工程属性对话框选择第三方仿真工具

ModelSim和Synplify Pro是比较通用的第三方仿真和综合软件。在这里如果我们选择了使用第三方的软件进行综合及仿真的话，在后面执行相应步骤的时候ISE Navigator就会自动寻找并打开相应的软件。

（4）添加设计文件。

填写好FPGA型号和使用的综合，仿真软件后，单击"Next"按钮打开如图2.72所示的创建源文件对话框。

图2.72 创建源文件对话框

在这个对话框里面，允许