Date post: | 08-Apr-2015 |
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Tutorial 1 FPGA Xilinx Spartan3
TUTORIAL
PROGRAMACION DE FPGA EN SOFTWARE XILINX-ISE WEBPACK
El objetivo del tutorial, es enseñar al alumno el uso y programación de los FPGA’s. Por medio del VHDL (Very high speed integrated circuit Hardware Description Language), el software Xilinx-ISE WEBPACK para su implementación y el software Digilent ExPort, este último para descargarlo al dispositivo FPGA. Se realizará un sumador de 3 bits, como se muestra a continuación
I. Se expresa la ecuación.
CBASuma ++=
II. Se realiza la tabla de verdad en base a la ecuación con todas sus posibilidades: donde “n” son el número de variables de entrada. 42 2n = = 8
4 2 1 2 1
A B C SC S0 0 0 0 00 0 1 0 10 1 0 0 10 1 1 1 01 0 0 0 11 0 1 1 01 1 0 1 01 1 1 1 1
III. Se reduce la ecuación, utilizando las reglas del algebra booleana.
( ) ( )( )
( ) ( )( ) ( )( )CBAS
CBACBAS
BCCBACBCBASABCCBACBACBAS
CBABCSCCBCBAAABCSCABCCABCBABCASC
⊕⊕=⊕+⊕=
+++=
+++=
⊕+=+++=
+++=
1 Electrónica Digital M.C. Lidia Rascón M.
Tutorial 1 FPGA Xilinx Spartan3
IV. A continuación se configura la programación en el software Xilinx-ISE WEBPACK Primero es recomendable crear una carpeta en la unidad C, para guardar cada proyecto que se realice, ya que al no existir un orden los archivos que se generan pudiesen guardarse en otras ubicaciones y al momento de ejecutarse, al no encontrarse los archivos en la carpeta creada en C, pudiese generar un error.
1. Se crea la carpeta en la unidad C.
La carpeta se llamará “Tutorial
Sumador”.
2. Se abre el programa (start → programs → Xilinx ISE Design Suite → Project Navigator).
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3. Se inicia un nuevo proyecto.
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4. Se nombra el proyecto, para fines practicos lo llamamos
SUMADOR_TUTORIAL.
Se busca la carpeta en donde se desea
guardar el proyecto, en nuestro caso
utilizamos la carpeta creada en C,
“Tutorial Sumador”.
Nombre del proyecto.
5. Se selecciona las opciones de acuerdo a las caracteristicas del FPGA y se le da clic en “Next”.
3
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6. Se selecciona “New Source”.
7. Se selecciona el modulo VHDL y se escribe un nombre al archivo, que en este caso se nombrara igual SUMADOR_TUTORIAL y se selecciona ”Next”.
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8. Se introducen las variables y se definen cuales son entradas y salidas en la columna de “Description” y por último se selecciona “Next”.
En esta opción elije si es entrada o
salida.
9. Se termina de configurar el proyecto y se da clic en “Finish”.
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10. A continuación aparece la pantalla, donde muestra si se desea crear el directorio del proyecto, donde se selecciona la opción “Yes”.
11. Se selecciona “Next”.
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12. Se selecciona nuevamente “Next”.
13. Se finaliza el proyecto, seleccionando la opción “Finish”.
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14. Se selecciona “OK” en la pantalla emergente titulada “Adding Source Files…”. (En versiones anteriores puede no aparecer la siguiente pantalla.)
15. Se observa las Iibrerias predeterminadas.
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16. Se escriben las ecuaciones del sumador de 3 bits en el lenguaje VHDL en el cuerpo del programa (begin-end).
Cuerpo del programa
17. Se compila el programa en la ventana de “processes”, en “Synthesize- XST” se da doble clic para compilar el programa y emergerá una pantalla donde se aceptan los cambios.
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18. Si apareciese algún o algunos WARNINGS, se recomienda volver a compilar con un clic derecho en “Synthesize- XST” y en “rerun”.
19. En la ventana de “processes”, a
continuación se despliegua el árbol de “Synthesize- XST” y se selecciona dando doble clic en “View RTL Schematic” para ver su diagrama esquemático.
20. Aparece la vista del diagrama, si se le da doble clic dentro del cuadro que
encierra la compuerta, aparecen los diagramas de sus componentes. Si se da doble clic fuera del recuadro que encierran las compuertas, regresará a su forma simplificada.
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21. Forma del diagrama desarrollado.
22. En la primer ventana de “Synthesis/Implementation”(en versiones
posteriores a la versión 9.02 sólo aparece como “Implementation”), dar un clic derecho y agregar nueva fuente (New Source) para crear los diagramas de tiempo para la simulación.
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Nota: Para poder agregar una nueva fuente, en la ventana de “Processes”, la pestaña de “Source” debe estar seleccionado.
23. Se selecciona la opción “Test Bench WaveForm” y al archivo se nombra
diferente que el archivo anterior, en este caso se nombró “SUMTUT”.
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24. Se asocia este archivo con el anterior dando clic en “Next”.
25. Se finaliza la asociación.
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26. Se asiganan los parametros. Para el caso se da un tiempo de reloj alto y bajo de 10 nanosegundos durante el cambio de fase y un tiempo total de simulación de 100 ns.
Ventana con datos predeterminados.
Se selecciona el término LSB
Se selecciona la opción “Dual
Edge”
Se deselecciona la opción
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27. Se acomoda y realiza los cambios necesarios para crear el diagrama de
tiempos con las señales de entrada, de acuerdo a las entradas de la tabla de verdad.
28. Se guardan los cambios.
29. En la ventana de source, en el menu de “Sources for:” se selecciona “Behavioral Simulation” y en la ventana “processes”, se selecciona la opción “Simulate behavioral Model” se da doble clic, para ver el comportamiento de las salidas.
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30. Si aparece esta pantalla, regresa al paso anterior y se ejecuta de nuevo en
“rerun”, acepatando los cambios. 31. Para correr la simulación, oprime el botón que se ecuentra en la barra de
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herramientas .
32. Se regresa nuevamente al despliegue de la ventana de “Sources” y se
33. Se selecciona la opción “Implementation Constraints File” y se nombra el archivo como el primero.
selecciona la opción “Synthesis/Implementation”, y se un clic derecho en cualquier parte de la ventana para agregar una nueva fuente “New Source”.
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34. Se finaliza.
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35. En la ventana de “processes” se selecciona la opción “Edit Constraints (Text)”. Aquí se declara las entradas y salidas de acuerdo a la hoja de especificaciones de la compuerta.Una vez realizado se guardan los cambios.
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36. Se selecciona la opción “Generate Programming File” y se da doble clic para
generar el archivo.bit, que se usa para la configuracion del FPGA.
Entradas y salidas del circuito, según la hoja de datos del FPGA.
Nota: Se debe seleccionar esta parte para poder ver la opción “Generate Programming File”, de lo contrario no aparecerá.
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37. Por último aparce una ventana de diálogo y se cierra, por tanto nuestro programa queda finalizado.
38. El archivo .bit se guarda en la carpeta que se creo en C.
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V. A continuación se presenta el modo de programación del circuito.
1. Se abre el programa (start → programs → Digilent → Adept → ExPort).
2. Se agrega el archivo para programar el circuito en “Add File...”, en el menú o
el icono de acceso directo.
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. Se busca el archivo .bit en la carpeta creada para el sumador en la unidad C
. Una vez abierto aparece disponible en la ventana de “Configuration Files”. A
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y se abre.
continuación se selecciona el archivo del menú y se da clic en el botón de “Initialize Chain”.
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5. Se busca el nombre de nuestro archivo agregado y se da clic en “Program Chain”, para hacer la descarga al circuito del FPGA.
. Por último, emerge un mensaje diciendo que el dispositivo ha sido
program
7. program rcuito.
Autores del tu
EdDiego Alonso López Medina Juan Ángel Ibarra Moreno
6ado exitosamente y se la da “OK”..
Así se concluye este tutorial, donde se enseño una forma sencilla de ar un FPGA, desde sus ecuaciones hasta descarga final al ci
torial: M.C. Lidia Rascón M.
uardo Martínez Mejía
M.C. Lidia Rascón M.