Vivado初学笔记

一、Xilinx 芯片类型（转自赛灵思官网）

目前学习的是7系列。性能从低到高：SPARTAN，ARTIX，LINTEX，VIRTEX。

芯片的内部资源在官网中也有介绍，此处就不贴了。

二、Vivado安装

由于电脑系统是win7的，所以在安装Vivado18.1时安装失败，只能安装16.4。看来以后的电脑系统要转用win10了。

三、Modelsim安装

安装Modelsim时，破解时注意创建系统环境变量时的路径，如C:\modeltech_10.5\LICENSE.TXT。注意要有LICENSE.TXT。（唉，一言难尽）需要再重启电脑

四、点亮LED(转自黑金用户手册)

在刚接触Vivado时，以黑金AX7103开发板的用户指导手册作为参考。（全名《黑金AX7103开发板Verilog教程V1.0pdf》）

创建工程

IBUFGDS原语 （FPGA中还有其他的原语）

因为开发板中输入的是差分时钟，而程序中用的是单端时钟，所以需要调用一个IBUFGDS的原语将差分全局时钟转换成单端全局时钟。（IBUFGDS是IBUFG的差分形式，当信号从一对差分全局时钟管脚输入时，必须使用IBUFGDS作为全局时钟输入缓冲）

IBUFGDS #
(
    .DIFF_TERM ("FALSE"),
    .IBUF_LOW_PWR("FALSE")
)
    u_ibufg_sys_clk
    (
        .I(sys_clk_p),    //此处连接差分时钟信号 正极
        .IB(sys_clk_n),   //此处连接差分时钟信号 负极
        .O(sclk)          //此处连接程序中要使用的 单端时钟
    );

添加引脚约束文件（XDC）

XDC文件主要完成管脚的约束、时钟的约束、组的约束。

添加程序文件时是Add Sources >> Add or create design sources

添加引脚约束文件是Add Sources >>Add or create constraints

引脚定义文件中的内容，以该例程点亮LED为例：

set_property CFGBVS VCCIO [current_design]
set_property CONFIG_VOLTAGE 3.3 [current_design]

############## clock define##################
create_clock -period 5 [get_ports sys_clk_p]            //差分时钟的时钟周期为5ns
set_property PACKAGE_PIN R4 [get_ports sys_clk_p]
set_property IOSTANDARD DIFF_SSTL15 [get_ports sys_clk_p]

############## key define##################
set_property PACKAGE_PIN T6 [get_ports rst_n]
set_property IOSTANDARD LVCMOS15 [get_ports rst_n]      //电压为1.5V

##############LED define##################
set_property PACKAGE_PIN C17 [get_ports {led[0]}]       //数组时要用{ }
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led[0]}]   //电压为3.3V
set_property PACKAGE_PIN D17 [get_ports {led[1]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led[1]}]
set_property PACKAGE_PIN V20 [get_ports {led[2]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led[2]}]
set_property PACKAGE_PIN U20 [get_ports {led[3]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led[3]}]

#############SPI Configurate Setting##################    //提高SPI FLASH的读写时钟
set_property BITSTREAM.CONFIG.SPI_BUSWIDTH 4 [current_design]
set_property CONFIG_MODE SPIx4 [current_design]            //使用X4的方式读写
set_property BITSTREAM.CONFIG.CONFIGRATE 50 [current_design]

（1）前面两句是配置CFGBVS引脚的电压和配置电路的电压。

                     在黑金开发板上CFGBVS引脚（即BANK 0 的VCCIO）是上拉到3.3V；配置电路的电压也是3.3V。

（2）基本XDC编写语法（按对编写）

        （2.1） set_property PACKAGE_PIN "引脚编号" [get_ports “端口名称” ]
                电平信号癿约束如下：
                   （2.2） set_property IOSTANDARD "电压" [get_ports “端口名称” ]
                需要注意文字的大小写；端口名称是数组的话需要用{ }括起来（led信号）。端口名必须和源代码中的名字一致。

        （2.3）create_clock -period "周期" [get_ports “端口名称” ]

     时钟引脚还需要定义时钟周期约束，差分时钟只需要定义和约束 P 引脚。此处的周期单位为ns。

（3）防止固化后，关电后重新上电需要等好长时间。所以对SPI FLASH也进行了时钟约束。

编译

（1）点击 Run Synthesis，即可开始综合并生成网表文件

（2）点击 Run Implementation，开始布局布线

（3）点击Generate Bitstream，生成 bit 文件

（4）点击 Implementation >> Report Utilization 查看板子实际资源使用情况：LUT（查找表）、FF（寄存器）、IO（管脚）、BUFG（时钟Buffer）

仿真

（1）设置vivado仿真配置，点击 Simulation >> Simulation Setting，将Simulation栏中的xsim.simulate.runtime 根据需要修改，其他按默认设置即可。

（2）添加测试文件。Add Sources >> Add or create simulation sources。

（3）编写测试文件

`timescale 100ps / 1ps
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Module Name: vtf_led_test
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
module vtf_led_test;
    // Inputs
    reg sys_clk_p;
    wire sys_clk_n;
    reg rst_n;
    // Outputs
    wire [3:0] led;
    // Instantiate the Unit Under Test (UUT)
    led_test uut (
        .sys_clk_p(sys_clk_p),
        .sys_clk_n(sys_clk_n),
        .rst_n(rst_n),
        .led(led)
    );
initial begin
    // Initialize Inputs
    sys_clk_p = 0;
    rst_n = 0;
    // Wait 100 ns for global reset to finish
    #1000;
    rst_n = 1;
    // Add stimulus here, stop simulation after 2ms
    #20000;
    $stop;
    end
    always #25 sys_clk_p = ~ sys_clk_p; //5ns 一个周期，产生 200MHz 时钟源，timescale是100ns
    assign sys_clk_n=~sys_clk_p;    //此处需要注意
endmodule

（4）点击 Run Simulation >> Run Behavioral Simulation

下载和调试

（1）右键Program And Debug >> Bitstream Setting...；-bit_file打勾，其他不打勾。

（2）点击Generate Bitstream 产生 bit 文件和 bin 文件。

（3）点击Program And Debug >> Open Hardware Manager >> Open Target >> Auto Connect ，在Hardware界面下显示xc71100t_0 的图表说明JTAG已经建立连接。

（4）右键xc71100t_0 >> Program Device

（5）软件会自动选择项目生成的 bit 件，点击Program即可。

固化

（1）右键xc71100t_0 >> Add Configuration Memory Device...

（2）选择FLASH型号

（3）在弹出的 Program Configuration Memory Device 窗口中，Configration file 选择生成的 .bin 文件。

（4）点击OK，开始编程FLASH