快速理解FPGA设计流程及工具软件
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发布时间：2024-10-10 00:11
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时间：2024-10-29 19:49
这是快速入门FPGA与Verilog HDL系列教程的第二讲，致力于让新手入门FPGA和Verilog HDL。本文内容如下：
FPGA设计流程：
设计定义：阶段主要进行方案验证、系统设计和FPGA芯片选型等准备工作。根据任务要求，评估系统的指标和复杂度，选择合适的设计方案和FPGA类型。这个阶段通常耗时较长，完成后已完成系统建模、功能划分、模块划分以及设计文档撰写等工作。
代码实现：将划分好的功能模块用Verilog HDL表达，常用工具包括notepad++和UltralEdit等代码编辑器。下面以四选一电路为例展示代码实现过程。
功能仿真：在编译前验证用户设计的电路逻辑功能，不考虑延迟信息，仅进行初步功能检测。此阶段关注逻辑门之间传输的延迟，分为器件延迟和路径延迟。
逻辑综合：将Verilog代码翻译成门级互连网表，体现基本逻辑单元之间的连接关系。
前仿真：综合后仿真，将延迟信息反标注到模型中，评估门级延迟带来的影响。此阶段仍存在一定差距，主要用于门级延迟验证。
布局布线：将门级网表中的门级连接关系配置到FPGA芯片内部结构上，确定门的位置及连线信息。
静态时序分析：验证布局布线后的电路是否满足时序要求，通过分析最大延迟得出系统最大时钟速率。
后仿真：检测电路设计的时序违规，考虑门级延迟和连线延迟信息。
板级调试：将EDA软件产生的数据文件下载到FPGA芯片中，进行实际测试。
FPGA厂家、产品系列及设计软件介绍：
厂家：目前全球FPGA市场高度集中，主要由美国四大企业主导，其中Intel收购了Altera，Microsemi则是通过合并Actel而来。Lattice曾被收购，后因*原因交易被取消。
产品系列：Xilinx提供6系、7系、UltraSCALE及UltraSCALE+产品，分为Spartan、Artix、Kintex、Virtex等系列，还包括Zynq系列。Intel的产品系列包括MAX、Cyclone、Arria、Stratix、Agilex及SoC FPGA。
设计软件：Xilinx使用ISE和Vivado，Intel使用Quartus。推荐初学者使用Xilinx的Spartan6系或Intel的Cyclone IV开发板。
软件安装：提供Vivado 2018.1、ISE14.7、Quartus (Quartus Prime 18.1) Standard Edition以及modelsim的安装方法，仅供学习交流。教程链接已分享。
最后，分享波形编辑软件，操作简单、小巧，便于写论文、报告时画图。添加个人微信"GreenAnt_Wayane"以获取后续学习支持和反馈。
