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Universidad Simón Bolívar - 1 - EC1723 Circuitos Digitales
Modulo de Desarrollo: Spartan 3 Starter Kit
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Elementos constituyentes del modulo SPARTAN 3 Starter Kit
1. FPGA XC3S200 2. PROM XCF02S 2M 3. Jumpers Flash 4. SRAM 256x16 10ns
SRAM 256x16 10ns 5. Puerto VGA 8 colores 6. Puerto Serial RS232 7. Driver Max232 8. Jumper 9. PS/2 Port 10. 4 displays 7 segmentos 11. 8 Switches deslizantes 12. 8 Leds 13. 4 pulsadores 14. Oscilador 50 Mhz 15. Socket oscilador adicional 16. Jumpers Modo Configuración 17. Pulsador PROGRAM 18. Led DONE 19. Expansión B1 20. Expansión A2 21. Expansión A1 22. Conector JTAG 23. Cable Paralelo JTAG 24. Conector JTAG Paralelo 25. Adaptador AC-DC 5vdc, 2ª 26. POWER ON Led 27. -28-29 reguladores 3.3v,2.5v,1.2v
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Ubicación de los componentes
Cara Superior del Modulo
SPARTAN 3 xc3s200
Pulsador PROG Debe ser oprimido para que el programa pase de la memoria FLASH al FPGA
Memoria FLASH xcf02s 2M
Puerto JTAG donde conecta el cable que va al puerto paralelo de la PC
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Ubicación de los componentes
Cara inferior del modulo
Cristal 50 Mhz Conectado al pin T9 del FPGA
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4 Displays 7 segmentos
Pines de los 7 segmentos son comunes
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SWITCHES, PULSADORES y LEDS
Ubicación de los pines
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Pines de los 4 displays 7 segmentos
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Pines de los 8 LEDS cátodo común
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Ubicación de los pines de los switches
conexión de los switches al FPGA
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Ubicación de los pines de los pulsadores
BTN0M13
BTN1M14
BTN2L13
BTN3L14
gnd
Vcc
Universidad Simón Bolívar - 1 - EC1723 Circuitos Digitales ___Trimestre Sep._Dic.08
FPGA Spartan xc3s200 ft 256 -4
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ESTRUCTURA DEL FPGA SPARTAN 3 xc3s200
Los FPGA SPARTAN 3 de XILINX tienen básicamente 5 tipos de componentes:
1. CLB CONFIGURABLE LOGIC BLOCKS. Los CLB están constituidos por 4 slices. El xc3s200 posee 480 CLB equivalentes a 200.000 compuertas. Los CLB están dispuestos en una matriz de 24 filas por 22 columnas.
2. IOB I/O BLOCKS. Dispuestos en 5 bancos (BANKS). EL xc3s200 ft256 posee 256 pines de I/O de los cuales solo 173 están disponibles al usuario.
3. Bloques de memoria RAM. 4. Bloques multiplicadores. EL xc3s200 ft256
posee 12 multiplicadores de 18 bits, dispuestos en 2 columnas.
5. DCM (DIGITAL CLOCK MANAGER). EL xc3s200 ft256 posee 4 DCM ubicados en las 4 entradas permitidas de la señal de reloj.
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FPGA Spartan xc3s200 ft 256 -4
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Especificaciones del FPGA SPARTAN 3
DCM permite duplicar la frecuencia del reloj
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FPGA Spartan xc3s200 ft 256 -4
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PINOUT del xc3s200 ft256
Pin T9 Entrada del reloj en el SPARTAN 3 Starter Kit
Se muestran en color blanco los 173 pines disponibles al ususario
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FPGA Spartan xc3s200 ft 256 -4
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Rutas troncales del reloj en el interior del FPGA
El Spartan 3 xc3s200 posee 8 entradas de reloj y 4 bloques DCM.
Se muestran las rutas troncales por las cuales debe viajar la señal del reloj
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• Abrir el programa: START Xilinx ISE Design ISE Project Navigator
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• Crear Nuevo Proyecto: File New Project
New Project
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• Asignar Nombre y Ubicación al proyecto
proy1 Ubicación
Esquemático
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• Seleccionar FPGA XC3S200-FT256-4 • Seleccionar Simulador ISE Simulator • Seleccionar Lenguaje Preferido VHDL
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• No creamos nuevos archivos fuente en esta etapa
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• No copiamos archivos existentes al proyecto en esta etapa
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• Verificamos las especificaciones introducidas
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• Se creará un archivo esquemático
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New Source
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• Seleccionar Tipo de Archivo Fuente • Asignar Nombre al Nuevo Archivo
Nombre del esquemático
Selecionar Schematic
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• Crear circuito en el esquemático
Seleccionar Simbols
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escribir and2
CLICK and2
Arrastrar (DRAG) el simbolo con el
MOUSE
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• Crear circuito en el esquemático
Add Wire
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• Añadir terminales de Entrada y de Salida
Add I/O Marker
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• Asignar nombre a los terminales de Entrada y de Salida
Doble CLICK en el terminal
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Escribir Nuevo Nombre
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• Opcional: Puede cambiar el tamaño de las letras
Selecionar
I/O Markers
Selecionar Tamaño
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• Guardar el archivo creado
Guardar
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• Crear Símbolo esquemático del circuito Semisumador creado
Create Schematic Symbol
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• Crear un nuevo archivo esquemático con el nombre Sumador
New Source
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• Abrir el nuevo archivo esquemático
Selecionar
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• Seleccionar el símbolo del Semisumador y añadirlo dos veces
Selecionar
Selecionar
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• Completar el circuito del Sumador
Completar y Guardar
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• Crear archivo de Estimulos o de Excitación para la SIMULACION
• Project New Source Test BenchWaveform
Project New Source
Selecionar tipo de archivo Test Bench Waveform
Asignar nombre al archivo de ESTIMULOS
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• Verificar que el archivo de ESTIMULOS esta asociado al circuito tope
Asociado al circuito Sumador
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• Finalizar la creación del archivo de ESTIMULOS (TEST BENCH WAVEFORM)
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• Definir tiempo de simulación
Tiempo de simulación 8000 ns
Seleccionar Circuito Combinatorio
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• Crear los niveles de las señales de excitación
Click con el MOUSE para cambiar los niveles
Guardar el archivo
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• Cambiar al modo de SIMULACION (Behavioral Simulation)
Selecionar Behavioral Simulation
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• INICIAR la Simulación
Doble CLICK Simulate Behavioral Model
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• Simular durante un tiempo especificado (Run for Specified Time)
Selecionar Run For Specified Time
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• Hacer Zoom Out de forma de poder observar todo el rango de SIMULACION
Hacer CLICK Zoom Out
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Abrir el archivo tope del proyecto
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Crear el archivo de restricciones “CONSTRAINTS”
Project New Source
Crear el archivo donde se asignarán los pines de I/O del circuito
New Source
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Asignar nombre al archivo de “CONSTRAINS”
Este archivo tiene extensión .ucf
Pines
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Verificar las asignaciones hechas
Pines.ucf asociado al archivo de mas alta jerarquía
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ASIGNAR PINES
Floorplan Area /IO/Logic Post-Synthesis
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Automáticamente se abre el programa accesorio PACE
En esta columna asignarán lo pines A F12 (sw0) B G12 (sw1) Cin H14 (sw2) Co P11(LD7) S P12 (LD6)
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Pines y su ubicación
Ubicacion
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Pines y su ubicación
Después de asignados los pines debe guardar el archivo creado
Y cerrar el programa accesorio PACE
Pines ubicados
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Generación del archivo que se grabará en la memoria FLASH
El archivo que se graba en la memoria FLASH xcfo2 tiene extensión .mcs
Generate Target PROM
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EL archivo .mcs es creado por el programa ACCESORIO IMPACT
OK Abrir el IMPACT
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Crear el archivo .mcs
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Asignar nombre al archivo .mcs de la memria FLASH
Asignar nombre
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Seleccionar tipo de memoria FLASH (serial fabricada por XILINX)
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Seleccionar modelo de memoria FLASH (xcf02s de 2M)
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Verificar asignaciones hechas
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Iniciar la conexión del modulo de desarrollo con la PC
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Seleccionar el archivo con extensión .bit que se grabará en el FPGA
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Seguir
Indicar que no se añadirá ningun otro dispositivo
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Seguir
Confirmar que no hay mas dispositivos
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Generar el archivo de la FLASH
Generate File
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Indicación de generación exitosa del archivo .mcs
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Establecer conexión con el modulo de desarrollo
Right click to Initialize JTAG chain
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Se inicia la comunicación por el puerto JTAG
que identificará los dispositivos programables en el modulo
Initialize chain
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Se hace BYPASS del FPGA porque el archivo quedara en la FLASH
BYPASS del FPGA
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Abrir el archivo que se grabara en la FLASH
Seleccionar prom_1.mcs
Universidad Simón Bolívar EC1723 Circuitos Digitales Página 29 de 34
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Seleccionar la memoria FLASH
Doble click Memoria FLASH
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Programar la memoria FLASH xcf02 con el archivo Prom_1.mcs
Universidad Simón Bolívar EC1723 Circuitos Digitales Página 31 de 34
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Seleccionar propiedades de programación de la memoria FLASH
Universidad Simón Bolívar EC1723 Circuitos Digitales Página 32 de 34
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Progreso de la programación de la FLASH
Universidad Simón Bolívar EC1723 Circuitos Digitales Página 33 de 34
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Indicación de programación exitosa de la FLASH