Lär dig Verilog: En kort Tutorial serie på Digital elektronik Design med FPGAs och Verilog HDL (2 / 21 steg)

Steg 2: FPGA översikt och UCF filer

Före gryningen av FPGA styrelser som Digilent Basys 2, prototyper en digital krets tänkt köpa varje enskild komponent i kretsen (inklusive gates, strukturella block som multiplexorer, och så vidare) och hand ansluter alla delar, ofta med en skärbräda och hoppare ledningar. Med hjälp av Verilog, en FPGA-chip, och byggt i stimuli i styrelsen (t.ex. lysdioder, växlar, knappar) kan vi enkelt skapa kretsar och se resultaten i comparably lite tid. Hur fungerar detta?

En FPGA chip fungerar som ett oskrivet blad för din digital krets; IDEs (integrerade utvecklingsmiljöer) som Xilinx ISE Design Suite kan förvandla din "hög nivå" Verilog till bitstreams som talar FPGA vad att genomföra. Så istället för att köpa en multiplexer (kallas även en mux), växlar, lysdioder, vi kan beskriva i Verilog en mux som har ingångar och utgångar och också i Verilog berätta FPGA var ombord design insatsvaror kommer från och där vi vill utgångar att gå. Vi utför skapandet av en full krets i två delar: Verilog modulära kod och en användare Constraint-fil (UCF).

Som du kanske gissat, Verilog koden (som vi skapar i bitar kallas "moduler") beskriver vad som ska hända i kretsen, och filen användaren Constraint berättar FPGA chipet vad varje dess stift gör i krets; FPGA-chip har ett antal stift som kan fungera som in- och utgångar och att slutföra vår strävan att entydigt beskriva kretsen vi har att förklara vad som vi kommer att använda. Till exempel säga pin G12 på brädan design är fysiskt ansluten till en LED, och i Verilog koden kommer du så småningom har en krets som kör det LED. Om i din Verilog du refererar till som LED med uncreative namnet "LED", måste du (innan någon bitstream genereras) tala FPGA genom en UCF fil att "om jag säger LED någonstans i min kod, du bör faktiskt hänvisar till pin G12." Detta gör att ingenjören att få "nice" och meningsfulla namn för komponenter som finns i kretsen samtidigt som de kan generera lågnivåkod. Naturligtvis detta är inte exakt hur vi skulle lägga detta uttalande i en UCF, inte heller är detta det enda du kan ange i en UCF, men vi kommer att dyka in i UCFs i en annan modul.

En sista anmärkning på UCFs: olika digital design styrelsen tillverkare använder olika pin platser för olika komponenter; varje modell är unik. Normalt kan du få en "Master" UCF från styrelsen tillverkaren som innehåller alla möjliga stimuli och kan du återanvända filen i dina projekt genom kommentera bort begränsningar som inte gäller och ändra namn som du tycker passar. Nybörjare bör inte ändra andra attribut för UCF än namn. gör det utan att ha avancerade kunskaper kan orsaka skador som styrelsen eller andra "intressant" och oönskade resultat!

Här på bilden från Wikipedia är en FPGA chip tillverkas av Xilinx, en av världens främsta FPGA tillverkare. Detta chip kommer att genomföra den krets du beskriver med Verilog.