FPGA開發(fā)流程概述

開始學(xué)習FPGA，想盡快上手FPGA開發(fā)，那么先來了解一下FPGA的開發(fā)流程。

1、需求分析到模塊劃分

需求說明文檔；器件選擇（邏輯資源、功耗、IO數(shù)量、封裝等等）；配置電路考慮；開發(fā)工具選擇；電路板的可拓展性考慮；在線調(diào)試和板級調(diào)試考慮；分模塊設(shè)計。

2、設(shè)計輸入到綜合優(yōu)化

設(shè)計輸入：原理圖、Verilog、VHDL

綜合：指的是將較高層次的電路描述轉(zhuǎn)化成較為低層的電路描述。就是將設(shè)計代碼轉(zhuǎn)成底層的與門、非門、RAM、觸發(fā)器等基本邏輯單元相互連接而成的網(wǎng)表，綜合工具使用Synplicity的Synplify，也可使用器件廠商提供的開發(fā)工具進行實現(xiàn)（實現(xiàn)指的是：翻譯、映射、布局布線）。

代碼設(shè)計完成后，最好先使用開發(fā)工具進行語法檢測，之后進行功能仿真，此處仿真不涉及時序上的延時。仿真工具首推ModelTech公司的ModelSim，也可以用ISE的Quartus 2進行簡單仿真。

3、實現(xiàn)到時序收斂

實現(xiàn)：

翻譯---將綜合后的結(jié)果轉(zhuǎn)化成所選器件的底層模塊和硬件原語；

映射---將翻譯的結(jié)果映射到具體器件上；

布局布線---根據(jù)用戶的設(shè)計約束，進行布局布線，完成FPGA內(nèi)部邏輯的連接；

時序收斂：（設(shè)計關(guān)鍵，必須滿足時序收斂）

工具的最紅布局布線滿足設(shè)計者輸入的時序約束要求。

4、仿真到板級調(diào)試

仿真和板級調(diào)試用于主要的驗證。FPGA的板級調(diào)試一個很大的問題在于同步觀察接口信號數(shù)量受限，很難觀測內(nèi)部信號節(jié)點的狀態(tài)，假若純板級調(diào)試，就消耗太大的人力物力了。

FPGA仿真很重要，但是和其他軟件開發(fā)中的仿真概念不大一樣。時序電路，邏輯的每一步變化都是由時終沿來觸發(fā)的，調(diào)試時控制時鐘頻率顯然不能達到單步的效果。

開發(fā)團隊一般不會嚴格地執(zhí)行所有的三次仿真，一般做行為仿真和時序仿真，當我們熟練的可以編寫可綜合的代碼，我們只需要進行功能仿真，時序仿真也一般不做，我們會花時間去做深入細致的時序約束，通過時序報告分析解決時序問題。

關(guān)于FPGA的調(diào)試有很多種方法，借助示波器和邏輯分析儀的調(diào)試方法最常用。如ISE的Chipscope、Quartus 2、SignalTap 2。練習的時候可以使用Quartus 2 。

關(guān)于Quaryus 2的開發(fā)流程，在該軟件的help---PDF_Tutorials---Verilog HDL users：

Quartus 2的工程建立、使用、編譯，在此就不一一贅述，但是要明白Task窗口的編譯步驟：

Compile Design ---- 使用說明

Analysis & Synthesis ---- 分析綜合

Fitter（Place & Route） ---- 適配（布局布線）

Assembler（Generate programming files）---- 產(chǎn)生相應(yīng)的編程下載配置的文件，一般是 bit數(shù)據(jù)流，sof/pof格式

TimeQuest Timing Analysis ---- 時序分析

EDA Netlist Writer ---- 給 Quartus 2 支持的第三方提供網(wǎng)表

Program Derice （Open Programmer） ---- 配置