【紫光同创】使用PDS软件实现点灯设计（讲解创建工程的方法）

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4 使用PDS软件实现点灯设计

4.1   创建工程

首先双击PDS软件对其进行启动，启动界面如图 4 1所示：


图 4 1 PDS启动页面

点击New Project 创建新工程会弹出创建新工程的说明页面，如图 4 2所示：


图 4 2 新工程说明页面

新工程说明页面显示，创建一个新的工程需要以下四个步骤：
1.        新工程的命名以及存放的路径；
2.        确定新工程的类型；
3.        添加工程文件；
4.        确定器件型号；
然后点击图 4 2中的Next进入下一个界面，如图 4 3所示：


图 4 3 工程创建页面

工程创建页面包含以下三个重要信息：
1.        工程名的确定：工程名可以包含英文字母，数字以及下划线(_)；
2.        工程的安放路径；
3.        根据实际情况确定是否勾选 “Create project subdirctory”，如果勾选会在上面设置的路径中增加一级目录；
4.        值得注意的是，工程名与工程路径不能包含空格以及中文字符，否则会在后续流程中出现错误，然后点击Next进入下一个界面，如图 4 4所示；


图 4 4 创建工程向导

如图 4 4所示，该页面可以创建两种类型的工程。【RTL Project】为创建RTL工程，在该工程中可以执行“syntnesize，device map”，“place&route，report timing”，“report power,generate netlist”及“generate bitstream”等。【Post_Synthesize Project】用于创建综合后工程。新建的工程可以执行“device map”，“place&route”，“report timing，report power”，“generate netlist”以及“generate bitstream”等。在这里我们选择创建RTL工程，然后点击箭头指向的Next进入源文件页面如图 4 5所示。


图 4 5 添加源文件

在图 4 5中 “Add Files”是添加选中的文件，“Add Directories ”添加选中文件夹下面的所有文件。由于在该示例中我们是一个完全新建的工程，直接点击Next进入IP设置页面，如图 4 6所示。在该页面中 “Add Files”，“Add Directories”功能与上述相同，这里不做过多赘述，直接点击“Next”进入图4 7约束文件设置页面。


图 4 6 IP设置页面

在该页面中可以添加或者创建约束文件，在这里我们不用添加，点击图 4 7的“Next”按钮进入图 4 8器件选择页面。


图 4 7 约束文件设置页面

在器件选择页面中我们根据设计所用的具体FPGA芯片的型号，根据板卡所用的FPGA的器件系列，封装，以及速度等级等来进行选择。


图 4 8 器件选择页面

如图 4 8所示，选择完成后点击图 3 8中箭头指向的“Next”进入图 4 9Summary页面。


图 4 9 Summary 页面

在该页面中再次确认芯片型号等各项信息是否选对，如果核对没有问题点击Finish，完成工程创建，进入PDS主界面，如图 4 10所示：


图4 10 PDS主页面

PDS主界面主要提示三个信息，以下是三个方框中表明的信息：
1.        工程文件导航窗口；
2.        编译流程窗口；
3.        控制台以及信息提示窗口；

4.2  添加源文件

在完成工程的创建后，我们来设计工程文件，双击Sources下的Design图标，如图 4 11Source面板所示。


图 4 11 Source面板

  双击Sources下的Designs图标后会出现图 3 12添加源文件页面，将选项中“Copy design files into project”以及“Add source from subdirectories”进行选中。点击图4 12中箭头指向的“Create File”按钮会弹出Create Design Source Files页面，在该页面中我们设置源文件的文件名（源文件名应该以英文字母开头，文件名中不能包含中文以及非法字符）；然后点击“Create Design Source Files”页面的OK按钮；最后点击“Add Design Source Files”页面中的OK按钮。


图 4 12 添加源文件页面

点击图 4 12页面中的OK按钮后，页面会自动跳转到图 4 13端口定义页面。


图 4 13端口定义页面

在该页面中主要是提示我们进行输入输出端口定义。我们先不定义，在后续的程序设计中再进行输入输出端口的定义，点击OK按钮进入下一页面如图 4 14 所示。


图 4 14添加源文件成功

点击Sources面板下的“bin_counter.v”文件，打开“bin_counter.v”文件。接下来我们将源文件补充完整，内容如下：

1. 
   
2. module bin_counter
   
3. (
   
4.   clk,
   
5.   reset_n,
   
6.   led
   
7. );
   
8.   input clk;
   
9.   input reset_n;
   
10.   output led;   
    
11.   reg led;
    
12. 
    
13. assign reset=~reset_n;
    
14. parameter MCNT = 24_999_999;
    
15. 
    
16.   reg [24:0]cnt;  //定义计数器寄存器
    
17. 
    
18. //计数器计数进程
    
19. always@(posedge clk or posedge reset)
    
20. if(reset)
    
21.   cnt <= 25'd0;
    
22. else if(cnt == MCNT)
    
23.   cnt <= 25'd0;
    
24. else
    
25.   cnt <= cnt + 1'b1;
    
26. 
    
27. //led输出控制进程
    
28. always@(posedge clk or posedge reset)
    
29. if(reset)
    
30.   led <= 1'b1;
    
31. else if(cnt == MCNT)
    
32.   led <= ~led;
    
33. else
    
34.   led <= led;
    
35. 
    
36. endmodule
    
37. 
    

复制代码

在代码编辑完成之后，保存源文件，至此源文件添加成功。最后，在Flow Navigator窗口下，点击图 4 15中箭头指向的“Synthesis”，再点击 “Rerun All”查看编译是否有错误。如果出现错误就根据信框中提示的信息对代码进行改正。


图 4 15 设计综合页面

3.3   添加仿真文件

在对上面的设计内容进行分析后没有错误时，就可以新建仿真文件了，下面介绍具体步骤。
如图 4 16在Source面板找到“Simulation”选项，单击“Simulation”选项。


图 4 16 仿真窗口

单击“Simulation”选项后会自动跳转到图 4 17，点击图 4 17中箭头指向的“Add Source”选项。


图 4 17添加源文件

点击“Add Source”选项后会自动跳转到Add Source页面，如图 4 18。选择图 3 18中箭头指向的“Add or create simulation sources”选项，再点击图 4 18中箭头指向的“Next”按钮。


图 4 18 Add Source页面

点击图 4 19中箭头指向的“Create File”按钮。


图 4 19 添加仿真文件页面

在弹出的“Create Simulation Source File”页面中对仿真文件进行命名，然后点击图 4 20“OK”按钮，最后再点击图 4 19中的“OK”按钮；


图 4 20 设置仿真文件名

点击图 4 21中“OK”按钮。


图 4 21 端口定义页面

在Source面板下可以看到有仿真文件已经加入工程了，双击图4 22就可进入编辑窗口。


图 4 22 Source面板下仿真文件

仿真激励产生一个周期为20ns的时钟和复位信号，并例化了需要测试的bin_counter.v。

1. 
   
2. `timescale 1ns/1ns
   
3. `define CLOCK_PERIOD 20
   
4. 
   
5. module bin_counter_tb();
   
6.     reg clk;
   
7.     reg reset_n;
   
8.     wire led;
   
9.   
   
10.     defparam bin_counter_inst.MCNT = 24_999;
    
11. 
    
12.     bin_counter bin_counter_inst (
    
13.         .clk(clk),
    
14.         .reset_n(reset_n),
    
15.         .led(led)
    
16.       );
    
17. 
    
18.     initial clk = 1;
    
19.     always #(`CLOCK_PERIOD/2) clk = ~clk;
    
20. 
    
21.     initial begin
    
22.         reset_n = 1'b0;
    
23.         #(`CLOCK_PERIOD *200 + 1);
    
24.         reset_n = 1'b1;
    
25.         #2000000000;
    
26.         $stop;
    
27.     end
    
28. 
    
29. endmodule
    

复制代码

设计完仿真文件后进行仿真。

4.4功能仿真验证

     由于PDS软件没有自带仿真器，所以我们要将PDS软件和Modelsim进行关联。Modelsin的使用主要有两种方法，第一种是接使用Modelsim软件进行仿真，即手动仿真；第二种是其它的EDA工具如PDS调用Modelsim进行仿真，这种情况就是我们通常所说的自动仿真或者联合仿真。
这里我们采用PDS调用Modelsim进行仿真的方法。点击PDS软件工具栏中的“Project”选项，然后在弹出的页面中点击“Project Setting”选项。（仿真库的编译已经在其它帖子中介绍完毕）


图 4 23 “Project Setting”选项

在弹出的“Simulation”界面中，点击“Simulation top module name”选项后的“…”选中仿真文件，至于“Compiled Library Location”以及“Simulator Executable  Path”是对仿真编译库路径以及仿真路径的设置。对于如何设置，我们已经在其它帖子中做出介绍，这里不做赘述。再将“Clean up simulation files”选项勾选。


图 4 24 “Simulation”界面

点击图 4 24页面中的“Elaboration”选项，最后将“Modelsim elaborate.acc”选项勾选，点击图 4 25的“OK”按钮。


图 4 25 “Elaboration”选项

点击图 4 26中箭头指向的 “Run Behavioral Simulation”选项，这里我们做一下行为级的仿真就可以了。


图 4 26仿真按钮

将想要观察的波形加载到仿真页面进行观察，在图 4 27中我们可以看出led的亮灭情况与我们设计的一致。   
  

图 4 27 仿真波形

4.5板级调试与验证

实验的板级验证环节，主要验证以下几个目标：
1.        能否正确将生成的bit文件下载到PGL22G开发板；
2.        下载完成后能否正确显示PGL22G开发板LED的点亮实验现象；
系统所需硬件：
1.        PGL22G开发板；
2.        电源电缆一根；
3.        硬件条件符合实验要求，具有完全开发功能的PC机一台；

4.5.1添加I/O 约束

通常，一个设计中的 FPGA 不会是独立使用的，FPGA 一定会与其他外设、接口相连接，比如时钟，按键等。因此，FPGA 设计需要指定对应的 IO 引脚位置信息。
添加 IO 约束的方法非常简单：首先点击图 3 28上方工具栏“Tools”栏中“User Constranit Editor(Timing and Logic) ”然后点击 “Pre Synthesize USE ”选项。


图 4 28“Tools”工具栏

点击图 4 28中的“Pre Synthesize USE ”选项后，弹出图 4 29界面，首先点击 “Pre Synthesize USE ”   选项，然后点击“Device”选项，最后点击“I/O”选项，进入管脚分配页面。


图 4 29管脚分配入口            
            
打开管脚约束窗口如图 4 30，其中LOC  ,VCCIO,IOSTANDARD是我们要约束的内容。这里，参考我们提供的管脚约束表即可完成管脚绑定。


图 4 30管脚分配页面
     这样管脚约束添加完成了。但是此时约束内容保存在内存中，还没有写入文件，点击工具栏保存按钮，或者直接Ctrl+S。


图 4 31保存约束文件

然后会自动弹出图 4 32中所示界面，添加约束文件名 bin_counter，点击“SAVE”按钮。


图 4 32约束文件命名

这样就将I/O 约束写入到约束文件中。如图 3 33所示，在Source窗口的Constraints下可找到刚保存的bin_counter.fdc文件。双击可以打开约束文件。


图 4 33 Source面板

4.5.2下载与验证

将下载器一端连接电脑，另一端与开发板上的 JTAG 下载口连接，连接电源线，并打开开发板的电源开关，硬件连接如下。


图 4 34 硬件连接

接下来我们直接点击图 4 35中"Generate Bitstream"然后点击箭头指向的“Rerun All”,PDS软件会自动执行综合，布局布线，和Bit 流生成。



图4 35比特流生成界面
点击图 4 36箭头指向的PDS 工具栏下载按钮


图 4 36 下载按钮

然后在弹出的图 4 37中的 Fabric Configuration 界面中点击“Scan Device”按钮。


图 4 37 Fabric Configuration 界面

双击图 4 37中的“Boundary Scan”后会自动弹出图 4 38，我们选中图 338中bin_counter.sbit文件，然后点击图中的Open。



图 4 38加载bin_counter.sbit文件
右击图 4 39中标签1所在的位置，然后点击标签2指向的“Program”将生成好的bin_counter.sbit 流文件下载到开发板中去。


图4 39 下载bin_counter.sbit文件

实验现象如图 4 40所示。


图 4 40 实验现象

将下载bin_counter.sbit 流文件下载到开发板后可以观察到对应的现象，即led[0]灯的闪烁情况。

bin_counter.rar (27.32 KB, 下载次数: 169)

2023-4-7 14:44 上传

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