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1、第 1 节 ISE 套件的介绍与安装4.1.1 ISE 简要介绍Xilinx 是全球领先的可编程逻辑完整解决方案的供应商，研发、制造并销售应用范围广泛的高级集成电路、软件设计工具以及定义系统级功能的 IP（Intellectual Property）核，长期以来一直推动着 FPGA 技术的发展。Xilinx 的开发工具也在不断地升级，由早期的 Foundation 系列逐步发展到目前的 ISE 9.1i 系列，集成了 FPGA 开发需要的所有功能，其主要特点有：包含了 Xilinx 新型 SmartCompile 技术，可以将实现时间缩减 2.5 倍，能在最短的时间内提供最高的性能，提供了一个
2、功能强大的设计收敛环境； 全面支持 Virtex-5 系列器件（业界首款 65nm FPGA） ； 集成式的时序收敛环境有助于快速、轻松地识别 FPGA 设计的瓶颈； 可以节省一个或多个速度等级的成本，并可在逻辑设计中实现最低的总成本。Foundation Series ISE 具有界面友好、操作简单的特点，再加上 Xilinx 的 FPGA 芯片占有很大的市场，使其成为非常通用的 FPGA 工具软件。ISE 作为高效的 EDA 设计工具集合，与第三方软件扬长补短，使软件功能越来越强大，为用户提供了更加丰富的 Xilinx 平台。4.1.2 ISE 功能简介ISE 的主要功能包括设计输入、综合
3、、仿真、实现和下载，涵盖了 FPGA 开发的全过程，从功能上讲，其工作流程无需借助任何第三方 EDA 软件。设计输入：ISE 提供的设计输入工具包括用于 HDL 代码输入和查看报告的 ISE 文本编辑器（The ISE Text Editor） ，用于原理图编辑的工具 ECS（The Engineering Capture System） ，用于生成 IP Core 的 Core Generator，用于状态机设计的 StateCAD 以及用于约束文件编辑的 Constraint Editor等。 综合：ISE 的综合工具不但包含了 Xilinx 自身提供的综合工具 XST，同时还可以内嵌 M
4、entor Graphics 公司的 LeonardoSpectrum 和 Synplicity 公司的 Synplify，实现无缝链接。 仿真：ISE 本身自带了一个具有图形化波形编辑功能的仿真工具 HDL Bencher，同时又提供了使用 Model Tech 公司的 Modelsim 进行仿真的接口。 实现：此功能包括了翻译、映射、布局布线等，还具备时序分析、管脚指定以及增量设计等高级功能。 下载：下载功能包括了 BitGen，用于将布局布线后的设计文件转换为位流文件，还包括了ImPACT，功能是进行设备配置和通信，控制将程序烧写到 FPGA 芯片中去。 使用 ISE 进行 FPGA 设
5、计的各个过程可能涉及到的设计工具如表 4-1 所示。 表 4-1 ISE 设计工具表4.1.3 ISE 软件的安装 E9.1 软件安装的基本硬件要求如下：CPU 在 P III 以上，内存大于 256M，硬盘大于 4G 的硬件环境安装。为了更好地使用软件，至少需要 512M 内存， CPU 的主频在 2GHz 以上。本书使用的集成开发环境是 ISE 9.1，仿真工具是 ModelSim 6.2b，综合工具为 Synplify Pro 8.8。其中ISE、ModelSim 软件和 Synplify 软件不同版本之间的差异不是很大，所以操作和设计结果的差别也是很小的。4.1.4 ISE 软件的基本
6、操作 1ISE 用户界面 ISE9.1i 的界面如图 4-6 所示，由上到下主要分为标题栏、菜单栏、工具栏、工程管理区、源文件编辑区、过程管理区、信息显示区、状态栏等 8 部分。图 4-6 ISE 的主界面标题栏：主要显示当前工程的名称和当前打开的文件名称。 菜单栏：主要包括文件（File） 、编辑（Edit） 、视图（ View） 、工程（Project ） 、源文件（Source） 、操作（Process） 、窗口（Window）和帮助（Help ）等 8 个下拉菜单。其使用方法和常用的Windows 软件类似。 工具栏：主要包含了常用命令的快捷按钮。灵活运用工具栏可以极大地方便用户在 I
7、SE 中的操作。在工程管理中，此工具栏的运用极为频繁。 工程管理区：提供了工程以及其相关文件的显示和管理功能，主要包括源文件视图（Source View） ，快照视图（ Snapshot View）和库视图（Library View） 。其中源文件视图比较常用，显示了源文件的层次关系。快照是当前工程的备份，设计人员可以随时备份，也可以将当前工程随时恢复到某个备份状态。快照视图用于查看当前工程的快照。执行快照功能的方法是选择菜单项Project | Take Snapshot。库视图则显示了工程中用户产生的库的内容。 源文件编辑区：源文件编辑区提供了源代码的编辑功能。 过程管理区：本窗口显示的内
8、容取决于工程管理区中所选定的文件。相关操作和 FPGA 设计流程紧密相关，包括设计输入、综合、仿真、实现和生成配置文件等。对某个文件进行了相应的处理后，在处理步骤的前面会出现一个图标来表示该步骤的状态。信息显示区：显示 ISE 中的处理信息，如操作步骤信息、警告信息和错误信息等。信息显示区的下脚有两个标签，分别对应控制台信息区（Console ）和文件查找区（Find in Files） 。如果设计出现了警告和错误，双击信息显示区的警告和错误标志，就能自动切换到源代码出错的地方。 状态栏：显示相关命令和操作的信息。 2ISE 菜单的基本操作 ISE 所有的操作都可通过菜单完成，下面简要介绍 I
9、SE 的菜单命令以及功能。 （1）File 菜单 File 菜单的命令包括：New Project、Open Project、Open Examples、Close Project、Save Project As、New 、Open、Save、Save As、Save All、Print Preview、Print、Recent Files、Recent Projects以及 Exit 等。 New Project 命令：用于新建工程，是开始设计的第一步。ISE 会为新建的工程创建一个和工程同名的文件夹，专门用于存放工程的所有文件。 Open Project 命令：用于打开已有的 ISE 工程
10、。高版本的 ISE 可以打开低版本的工程，但需要版本转换，该转换是单向的、不可逆的，因此需要做好版本备份。低版本的 ISE 不能打开高版本的ISE 工程。 Open Examples 命令：用于打开 ISE 提供的各种类型的示例。 Close Project 命令：关闭当前工程。如果关闭前未保存文件，ISE 会提示用户保存后再退出。 Save Project As 命令：可将整个工程另存为其他名字的工程，在大型开发中，常使用该命令来完成版本备份。 New 命令：用于新建源文件，可生成原理图、符号以及文本文件。文本文件另存为时可修改其后缀名，以生成.v 或.vhd 的源文件。 Open 命令：用
11、于打开所有 Xilinx 所支持的文件格式，便于用户查看各类文件资源。 Save、Save As 以及 Save All 命令：分别用于保存当前源文件、另存为当前源文件以及保存所有源文件。用户要在开发当中养成及时保存文件的习惯，避免代码丢失。 Print Preview 命令：用于打印预览当前文件，Print 用于打印当前文件。 Recent Files 命令：用于查看最近打开的文件。 Recent Projects 命令：用于查看最近打开的工程。 Exit 命令：用于退出 ISE 软件。 （2）Edit 菜单 Edit 菜单的命令包括：Undo、Redo、Cut、Copy、Paste、Del
12、ete、Find、Find Next、Find in Files、 Language Templates、Select All、Unselect All、Message Filters、Object Properties 以及Preference 等，大多数命令用于源代码开发中。 Undo 命令：用于撤销当前操作，返回到前一状态。 Redo 命令：是 Undo 命令的逆操作，用于恢复被撤销的操作。 Cut 命令：剪贴选中的代码, 快捷键为“CRTL+X” 。 Copy 命令：复制选中的代码, 快捷键为“CRTL+C” 。 Paste 命令：粘贴剪贴和复制的代码, 快捷键为“CRTL+V” 。
13、Delete 命令：删除选中的代码。 Find 命令：查找选中的文字，或寻找在其输入框中输入的内容，快捷键为“CRTL+F” 。 Find Next 命令：寻找下一个要查找的内容，并跳至相应的位置，快捷键为 “F3 ”。 Language Templates 命令：可打开语言模版，里面有丰富的学习资料，是非常完整的 HDL 语言帮助手册，其地位类似于 VisualC+的 MSDN。 Select All 命令：选中所有的代码，其快捷键为 “CRTL+A”。 Unselect All 命令：撤销已选中的全部代码，是 Select All 的逆操作。 Message Filter 命令：过滤消息，
14、只显示用户期望的消息。 Preference 命令：用于设定 ISE 的启动参数以及运行参数，有着众多的设置项，最常用的就是第三方 EDA 软件的关联设置，将在第 4.5 节详细介绍。 （3）View 菜单 View 菜单主要管理 ISE 软件的视图，不涉及 FPGA 开发中的任何环节，其中常用的命令有Layout Horizontally、Layout Vertically 以及 Restore Default Layout。 Layout Horizontally 命令：将水平地排列 ISE 主界面中过程管理区、过程管理区以及代码编辑区等主要栏目。 Layout Vertically 命令
15、：将垂直地排列 ISE 主界面中过程管理区、过程管理区以及代码编辑区等主要栏目。 Restore Default Layout 命令：将恢复 ISE 默认的主界面布局。 （4）Project 菜单 Project 菜单包含了对工程的各个操作，是设计中最常用的菜单之一，包括 New Source、Add Source、Add Copy of source、Cleanup Project Files、Toggle Paths、Archive 、Take Snapshot、Make Snapshot Current、Apply Project Properties 以及 Source Control
16、 命令。 New Source 命令：用于向工程中添加源代码，可以添加 HDL 源文件、IP Core 以及管脚和时序约束文件。 Add Source 命令：将已有的各类源代码文件加入到工程中，Verilog 模块的后缀为.v，VHDL 模块的后缀为.vhd，IP core 源文件为.xco 文件或.xaw 文件，约束文件的后缀为.ucf 。 Add Copy of source 命令，将目标文件拷贝一份添加到工程中。 Cleanup Project Files 命令：用于清空综合和实现过程所产生的文件和目录。如果在 EDIF 设计模式中，只清空实现过程所产生的文件。 Toggle Paths 命令：用于显示或隐藏非工程文件夹中的远端源文件的路径； Archive 命令：用于压缩当前工程，包括所有的文件，默认压缩类型为.zip 格式。 Take Snapshot 命令：用于产生一个工程快照，即当前目录和远程资源的一个只读记录，常用于版本控制。 Make Snapshot Current 命令：用户恢复快照覆盖当前工程。由于
