搭建属于自己的数字IC EDA环境（五）：搭建FPGA自动化环境（Linux下vivado Tcl脚本自动化开发），业余IC设计流程与通路

1.简述

一个完整的IC EDA环境也不能缺少了FPGA，FPGA原型验证是IC设计流程中重要的一环。一个芯片从设计到流片需要投入大量的人力、财力以及很长的研发周期，如果流片失败，对于公司来说是一笔很大的损失，同时对于研发的工程师来说这是一场重大的设计失误，重则内部会追究责任，所以验证尤为关键，能够发现很多设计的bug，而在FPGA验证是在真实的电路上验证，能够发现一些仿真器没有发现的bug，如果设计芯片是soc，那么还可以在FPGA上针对芯片功能进行嵌入式开发，不用等芯片流片回来再进行开发，缩短整个芯片的开发周期。FPGA原型验证是比较复杂的工作，我这里说的比较笼统，想了解的朋友建议某乎上搜一搜。
但是对于我们来说是业余开发，不太可能从前端到后端走完IC完整的开发流程，但是为了得到比较好学习效果，只好选择：设计=>前仿=>FPGA，可能后面加入DC综合与后仿，不会走后端的流程，所以搭建FPGA环境很重要，这个环境也换个说法：在linux下开发FPGA。

2.IC工程目录结构

目前暂定为以下目录结构，如图所示一个呼吸灯工程，但是以后会根据工程的具体情况有所变动，请以实际为准；

1）IC工程一级目录：

• FPGA：存放FPGA相关文件
• module：存放项目源码
• script ：存放项目的脚本，目前还没有使用
• tb：存放测试用例
• verification ：仿真验证目录

2）FPGA工程目录：

• constraint ：放置FPGA约束文件
• libs：放置FPGA IP 核
• script：存放FPGA综合脚本
• work：FPGA综合所在目录
  

3.FPGA环境搭建

我目前使用的是Xilinx的K325T FPGA板卡，上一篇也已经说过EDA环境已经安装Vivado2019.1，Linux下安装很简单，所以这里不讲怎么安装Vivado，需要Vivado安装后台回复“vivado”可以获得。

1）添加vivado环境

在home目录下，打开.bashr，添加如下命令，路径根据自己的修改，保存退出后记得source一下让环境生效。然后在terminal输入 “vivado” 就会启动vivado的gui。

source /home/Xilinx/Vivado/2019.1/settings64.sh

2）FPGA Tcl脚本

下面是vivado综合的Tcl脚本，根据你自己的Xilinx FPGA板卡修改。

• 我的板卡是差分时钟，使用了clk_wizd的IP；
• 最后一行生成Flash烧写的mcs文件，需要根据自己板载的Flash型号调整；
• 根据你虚拟机分配的处理器数量，设置maxThreads，如果脚本设置超过实际的分配，会综合出错，这问题坑了我一天；

#################################################
# vivado FPGA environment configuration
#################################################

set PRJ_NAME        Breath_led
set SCRIPT_DIR      ../script
set CONST_DIR       ../constraint
set DEVICE_NAME     xc7k325tffg676-2
set XDC_FILE        $CONST_DIR/pin.xdc
set CODE_FILE       ../../module/breath_led.v
################################################
#Step1: Create project and overwrite old files
################################################
create_project -force $PRJ_NAME ./ -part $DEVICE_NAME
read_xdc $XDC_FILE
add_file $CODE_FILE
add_files ../libs/sysclk_wiz/sysclk_wiz.xci
set_property ip_repo_paths ../libs/sysclk_wiz [current_project]
set_property verilog_define {FPGA_SYN=1} [get_filesets sources_1]
#set max threads
set_param general.maxThreads 8

# Launch Synthesis
launch_runs synth_1
wait_on_run synth_1
# Launch Implementation
launch_runs impl_1 -to_step write_bitstream
wait_on_run impl_1
write_cfgmem -format mcs -size 128 -interface BPIx16 -loadbit {up 0x0 "Breath_led.runs/impl_1/breath_led.bit" } -checksum -force -disablebitswap -file Breath_led.runs/impl_1/Breath_led.mcs

3）Makefile

需要说一下“open”，这个可以自动化启动vivado gui并自动加载综合的工程。

clean:
	rm -rf *.cache *.hw *.sim *.ip_user_files *.runs
	rm -f *.jou *.log *.txt *.xpr  
built:
	vivado -mode batch -source ../script/create_prj.tcl & 

open:
	vivado -source open_project ./*.xpr &

4.vivado识别不到板卡

设置虚拟机的usb的兼容性，默认设置是兼容usb2.0，我的电脑是usb3.0，修改如下。

如果还是无法识别，安装下cabel的驱动,进入到驱动目录，进行root安装。然后重启一下vivado应该能识别到板卡。

cd /home/Xilinx/Vivado/2019.1/data/xicom/cable_drivers/lin64/install_script/install_drivers
sudo ./install_drivers

5.总结

到这里IC EDA环境已经比较完善了，后面还会补充新的内容，后面可能主要以项目为主了，目前正在研究蜂鸟E203，也会基于这个环境做分享。想获取Breath_led的工程后台回复“Breath_led”可获得下载连接。
整个流程的演示效果：

数字IC EDA环境（vcs2018+verdi2018） 数字IC工程师业余开发环境演示（支持linux 自动化高效开发FPGA）

传送门：数字IC EDA环境（vcs2018+verdi2018） 数字IC工程师业余开发环境演示（支持linux 自动化高效开发FPGA

6.公众号与微信交流区

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