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[MILIANPAI-F01-EG4D]FPGA程序设计基础实验连载-02使用安路TD开发

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安路-FPGA课程
安路课程: 基础入门 » 新手入门实验
安路系列: EG4
本帖最后由 UT发布 于 2025-4-7 16:27 编辑

软件版本:TD_5.6.4_Release_97693
操作系统:WIN11 64bit
硬件平台:适用安路(Anlogic)FPGA
登录米联客”FPGA社区-www.uisrc.com视频课程、答疑解惑!
1概述

本实验以FPGA芯片EG4D20EG176为例,同时适用于安路其他FPGA芯片

实验目的:

1:掌握基于TD创建FPGA工程的方法

2:掌握基于TD新建FPGA代码文件

3:掌握基于TD调用PLL IP CORE

4:掌握基于TD添加时序约束

5:掌握基于TD添加PIN脚约束

2如何利用TD创建FPGA工程

创建一个新的空的工程(虽然是国产FPGA厂家,但是目前国内主流FPGA厂家都是采用英文菜单,这个符合FPGA开发的习惯)

image.jpg

Project Name:新建一个fpga工程名,这里米联客的教学类fpga工程统一命名为fpga_prj

Project Path:工程路径设置,这里我们需要根据自己的磁盘和文件管理路径合理设置

Device Family:设置器件的系列,这里设置EG4,因为我们的开发板采用的是EG4D20EG176这颗FPGA芯片

Device Name:设置芯片的名字,这里选择EG4D20EG176

image.jpg
一个空的FPGA工程创建完成后入下图所示
image.jpg
以下是对软件工具的大概介绍更多可以结合具体应用加以理解:
image.jpg
3 TD创建或者添加代码

首先根据米联客的代码管理规范,在对应的FPGA工程路径下创建uisrc路径,并且创建以下文件夹

01_rtl:放用户编写的rtl代码

02_sim:仿真文件或者工程

03_ip:放使用到的ip文件

04_pin:fpgapin脚约束文件或者时序约束文件

05_boot:放编译好的bit或者bin文件(一般为空)

06_doc:放本一些相关文档(一般为空)

image.jpg
3.1 如何新建FPGA代码文件
右击Hierarchy可以看到弹出的菜单中可以选择新建fpga代码或者添加已经存在的fpga代码
image.jpg
新建FPGA代码,则选择New Source
File Type:如下图所示,可以支持多种编程语言,这里选择verilog
image.jpg
File Name:设置文件名
Location:设置文件路径,这里放到uisrc/01_rtl路径下方便管理需要勾选Add To Project选项。
image.jpg
双击文件,可以看到TD默认输入了2行代码
image.jpg

若使用第三方代码编辑工具(如vscode),则会弹出第三方窗口。
image.jpg

当只有一个文件时,默认是Top文件Top文件即顶层文件,定义了整个设计的框架。各模块可在底层文件中实现,在top文件中例化,从而便于设计、阅读和管理。通常在Top文件中,需要定义输入输出接口、时钟、复位信号等


当有多个文件软件无法确认top文件的时候,可以右击文件名设置

编写以下示例代码
3.2 添加PLL IP

IP核是已预先设计好的电路功能模块。当需要完成相应的功能时,用户可以直接调用IP核、更改参数并实例化来实现,而不需要自己编写代码,提高了开发效率,减少了设计和调试的时间。

此处以PLL(锁相环)IP核为例。

Top文件代码:

  1. `timescale 1ns / 1ps
  2. module pll_test(
  3.     input I_sysclk, //系统时钟输入
  4.     output [1:0]O_up_led   //LED输出
  5. );
  6. wire clk0;
  7. wire pll_lock;
  8. reg [25:0] cnt;
  9. assign O_up_led = {cnt[25:24]};//输出计数器的高位用于驱动LED
  10. mypll mypll_u(
  11.     .reset (1'b0),
  12.     .refclk (I_sysclk),
  13.     .clk0_out (clk0),//single output up to 200MHz
  14.     .extlock (pll_lock)
  15. );//PLL IP核例化,括号中为各接口在Top文件中声明的名称
  16. always @ (posedge clk0 or negedge pll_lock)begin
  17.     if (pll_lock == 1'b0)
  18.         cnt = 26'b0;
  19.     else
  20.         cnt <= cnt + 1'b1; //cnt power on initial value is all 1
  21. end
  22. endmodule
复制代码

此时顶层文件下会出现问号文件,是因为我们在Top文件中对IP核进行了实例化,但尚未添加IP核。下面就来添加PLL IP核,在Tools菜单下选择IP Generator

image.jpg
IP核的文件名与Top文件中所声明的mypll相对应。
image.jpg
image.jpg
更改输入时钟参数,MLK-S200的晶振频率(即内置时钟频率)为25MHz
image.jpg
此处设置输出时钟为200MHz
image.jpg
后续参数由IP Generator自动设置。
image.jpg
image.jpg
image.jpg
选中.v文件
image.jpg
3.3调用PLL
双击IP内部的代码,查看PLL的调用接口(正确调用该PLL时,PLL应包含在顶层代码的下一级中否则会和顶层代码平级,说明没有成功实例化)
image.jpg
查看输入输出接口
image.jpg
添加调用PLL的端口即将IP核实例化。
  1. mypll mypll_u( //mypll为PLL IP核在该项目中的名称,mypll_u为实例化名称
  2.     .reset (1'b0),//复位
  3.     .refclk (I_sysclk),//PLL输入时钟
  4.     .clk0_out (clk0),//PLL输出时钟
  5.     .extlock (pll_lock)//PLL是否锁住
  6. );//IP核实例化,括号中为各接口在Top文件中声明的名称
复制代码
修改完代码后,保存文件。
若需要多次调用该IP核,只需更改实例名,再次例化即可。
image.jpg
4添加约束文件
添加约束文件即将该设计的输入输出端口对应到板子上的硬件接口。
TD软件可以通过多种方式添加约束文件为了可以通过向导定义约束,需要综合下,双击综合
image.jpg
综合后会弹出提示框,选择OK
image.jpg
综合完成后,对应的符合上打了User Constraints从置灰状态变为可用状态。
image.jpg
4.1 如何通过向导添加4.1.1 添加IO约束
利用向导方式,一定要先完成综合Syn Opt(必须完成 Syn Opt Read Design,软件才能识别出来端口
Tools菜单下,或在FPGA Flow窗口,选择IO Constraint
image.jpg
image.jpg
image.jpg
根据原理图中的定义,正确填写IO号,如下所示:
我们根据原理图填写好Location 以及IOStandard其他默认,对于一些高速应用我们可能还要设置输出输出延迟
Name:信号名字
Direction:IO输入输出方向
Bank:FPGAIO所在的BANK(FPGAIO会分布在多个BANK)
Location:IO的具体位置,这也是我们重点需要约束的,这里需要看原理图找到PIN脚定义
IOStandard:IO的电平模式,需要正确设置,一般单端的有LVCMOS33\ LVCMOS25\ LVCMOS18
DriverStrength:驱动能力,数值越大,驱动能力越强
PullType:上拉下来类型
SlewRate:转换速度,对于低速场合选择SLOW高速场合选择FAST
InDelay:可以手动设置IO输入延迟
OutDelay: 可以手动设置IO输出延迟
DifferentioalPair:差分对
其他一些设置暂时都用不到
image.jpg
设置好后,单击保存,一般选择single Line方式,阅读起来比较简洁
image.jpg
保存Pin脚约束到文件路径uisrc/04_pin,命名为fpga_pin.adc
image.jpg
之后会提示是否添加到本工程,单击YES
image.jpg
可以看到现在已经添加进来了
image.jpg
双击查看文件(具体管脚约束以实际工程为准)
image.jpg
4.1.2 添加时序约束
首先双击综合
image.jpg
综合完成后,在Tools菜单下选择Timing Wizard
image.jpg
由于刚刚添加完成PIN脚约束,所以会有以下警告提示单击Continue,由于我们确认代码没修改,因此继续添加

image.jpg

本方案比较简单,我们只添加周期约束

image.jpg

image.jpg
image.jpg
image.jpg
继续添加PLL时钟约束
此处PLL输入为25MHz,输出为200MHz,选择8倍频。
设置时钟约束的Generated clock的Targets属性。
image.jpg
image.jpg
单击创建。
image.jpg
image.jpg
单击Finish完成创建。
如果之前没有定义过时序约束文件,会提示保存文件我们不使用默认的命名,我们修改到路径uisrc/04_pin路径下,并且命名为timing.sdc
image.jpg
image.jpg
最后点击save。
image.jpg
image.jpg
在工程文件列表下可查看。
image.jpg
可以双击查看约束
image.jpg
4.2 如何移除约束文件
单击需要移除的约束文件,右击
image.jpg
分别移除fpga_pin.adctiming.sdc文件
image.jpg
4.3 如何添加已有约束文件
2个位置都可以添加已经存在的约束文件,一个是project Hierarchy中右击constraint添加,另外一个是在FPGA Flow中双击User Constraints中的Add ADC fileAdd SDC File
image.jpg
分别右击constraint添加PIN脚约束文件(ADC)和时序约束文件(SDC)
image.jpg
image.jpg
5工程编译5.1一键编译 image.jpg
完成编译后如下
image.jpg
5.2查看Log Tree报告 image.jpg
5.3查看资源利用报告 image.jpg
5.4查看时序分析报告 image.jpg
6下载演示6.1硬件连接
(该教程为通用型教程,教程中仅展示一款示例开发板的连接方式,具体连接方式以所购买的开发板型号以及结合配套代码管脚约束为准。)
请确保下载器和开发板已经正确连接,并且开发板已经上电(注意JTAG端子不支持热插拔,而USB接口支持,所以在不通电的情况下接通好JTAG后,再插入USB到电脑,之后再上电,以免造成JTAG IO损坏)
image.jpg
6.2程序下载
单击下载按钮
image.jpg
可以看到已经识别到芯片实际芯片是 EG4D20EG176,而识别出来的变成了EAGLE_S20_EG176,但是这个不影响我们下载,所以继续。

image.jpg

6.2.1下载bit
选择bit文件
image.jpg
选中后单击Run
image.jpg
下载成功
image.jpg
可以看到 LED 开始运行。
6.2.2固化到FLASH
Mode 中选择 PROGRAM_FLASH,之后单击 RUN
image.jpg
下载成功。
image.jpg
6.3运行结果
(该教程为通用型教程,教程中仅展示一款示例开发板的上板现象,具体现象以所购买的开发板型号以及配套代码上板现象为准。)
image.jpg
且固化到开发板上后,下次上电可直接运行程序,无需重新烧录。

























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