Vivado FPGA設計基礎操作流程

當然在介紹的過程當中會給大家推薦一些對于工具深入使用的Xilinx官網資料。這里以流水燈的控制為例。

Vivado的基本使用

(一) 打開Vivado新建工程：

1. 安裝好Vivado之后，在Windows系統Start > All Programs > Xilinx Design Tools > Vivado> Vivado，或者桌面上找到如下圖標，點擊打開Vivado。

2. 點擊Create Project

3. 指定工程所放路徑與工程名字

4. 選擇RTL Project ，此時把Do not specify at this time勾上，表示在新建工程時不去指定源文件。

5. 選擇器件或者板卡。Parts表示器件，當然如果是板卡就點擊Boards。器件可以根據系列去選，也可以直接在Search欄搜索器件型號。器件的選擇根據你的FPGA芯片來定，一般在你所用的開發板手冊里面可以找到。選擇完畢點擊Next。

6. 確認整個工程信息后，點擊Finish，完成工程創建。

（二）新建Verilog文件：

1. 在Flow Navigator界下點擊 Add Sources.

2. 如下界面，第一個是添加或者新建XDC約束文件；第二個是添加或者新建設計文件；第三個是添加或者新建仿真文件。這里選擇添加或者新建設計文件，再點擊Next。

3. 這里點擊Create File。Add Files表示添加已有的設計文件，Add Directories表示添加文件夾。

4. 指定文件名與路徑（默認存放在工程默認路徑），文件類型（File type）選擇為Verilog，如果你用的是其它硬件描述語言，則選擇你用的語言類型。

5. 在之后跳出的框依次點擊OK，Finish，Yes。這就完成了一個設計文件的新建。

6. 在Source框雙擊剛剛新建的文件，完成你的Verilog代碼設計，并保存。

重復上述操作完成對clk_gen.v（分頻模塊）和led_top.v(頂層模塊)文件的設計與編碼。

(三) 查看 Schematic:

1. 在Flow Navigator 下點擊RTL ANALYSIS -> Open Elaborated Design -> Schematic

2. 一會兒就會彈出你所設計的Verilog的原理圖。點擊原理圖里模塊上的+號，可以將此模塊的內部電路展開。

大家可以參考官網文檔 "Vivado Design Suite User Guide: Using the Vivado IDE (UG893)"去進一步了解Schematic的使用。

（四）添加TB文件，做功能仿真：

在完成RTL設計之后，我們先需要對其做仿真來驗證其功能的正確性。這里先需要添加testbench文件，來給設計輸入測試激勵。

1. 添加testbench文件。在Flow Navigator界面下點擊 Add Sources -> Add or create simulation sources -> Create File，則會出現如下界面，選定文件名（File name）,文件類型（File type）。接下來依次點擊OK，Finish, OK完成文件的創建。

2. 在Sources框找到剛新建的tb文件，雙擊進行編輯，完成編輯后保存。編輯完畢，則如下圖所示。

3.在Flow Navigator界面下點擊 Run Simulation -> Run Behavioral Simultion。如果代碼沒有錯誤，則一會兒將會在右邊出現如下圖所示的波形窗口。

4. 在Scope框里，選擇模塊，其內部信號顯示在其右邊的Objects框里，可以右擊選擇Add to wave window,將其添加到波形顯示窗口。界面最上方紅框框出來的幾個按鈕從最左邊到右邊三個分別是 “從新開始運行仿真”, “一直運行仿真”，“運行設定時間長度的仿真（如圖設定的時間為1us）”。每新添加信號后都需要從新運行仿真。

運行仿真是為了確認RTL設計的功能的正確性，對于仿真的深入了解可以參閱官網資料“Vivado Design Suite User Guide: Logic Simulation (UG900) ” 和 “Vivado Design Suite Tutorial: Logic Simulation (UG937)”。

(六) 添加管腳約束

添加管腳約束，添加管腳約束可以選用XDC文件的方式（參考官方文檔 “Vivado Design SuiteUser GuideUsing Constraints (UG903 )”），也可以采用界面化的方式。這里給大家介紹界面化的方式。

（五）Synthesis(綜合)

直接在Flow Navigator界面下點擊 Run Synthesis后點擊OK即可。

Synthesis完畢后就會跳出如下信息框。選擇Open Synthesized Design后點擊OK。

對于Synthesis的其它一些設置選項等等，大家可以參考官網文檔 “Vivado Design Suite User Guide:Synthesis (UG901)”。

(六) 添加管腳約束

添加管腳約束，添加管腳約束可以選用XDC文件的方式（參考官方文檔 “Vivado Design SuiteUser GuideUsing Constraints (UG903 )”），也可以采用界面化的方式。這里給大家介紹界面化的方式。管腳約束是為了將設計的輸入輸出引腳映射到FPGA芯片的引腳上。

1. Synthesis結束之后，并且Open Synthesized Design之后。在界面右上角選擇I/O Planning

2. 之后在I/O Ports給I/O端口分配引腳。Package Pin就是對應的FPGA芯片的引腳。其中clk接外部晶振輸入，rts_n接外部復位按鈕，led_o接led燈。

（七）Implementation(實現)

引腳分配完畢之后,在Flow Navigator界面下點擊Run Implementation

Implementation完畢之后會出現如下彈框。點擊OK則會打開Implementation之后的設計。

對于Implementation的其它一些設置選項等等，大家可以參考官網文檔 "Vivado Design Suite User Guide: Implementation (UG904)"。

(八)生成編程文件，上板測試

Implementation之后在Flow Navigator界面下點擊Generate Bitstream

默認生成的為.bit文件。對于這一塊的其他一些設置大家可以參考官網資料 “Vivado Design Suite User Guide: Programming and Debugging (UG908)”。

Bitstream文件生成完畢之后，出現如下彈框。接下來選擇Open Hardware Manager,點擊OK。準備上班測試。

有些開發板支持SD配置，則直接將生成的.bit文件拷到對應的SD卡里面即可。

如果有Xilinx下載器，將Xilinx下載器，開發板子，電腦連接好，并上電。

如下所示，點擊Open Target -> Auto Connect

工具自動搜索已連接的器件。一般第一次會連接失敗，出現如下圖所示情況。右擊紅色箭頭所指，再點擊Close Server。

之后再重復Open Target -> Auto Connect操作，如果連接成功，視圖如下。右擊紅色箭頭所指的器件名，選擇Program Device

然后彈出如下所示框，其自動為我們選擇了剛剛生成的bit文件,點擊Program，工具就會將我們的bit文件配置到FPGA里面去。配置完成板子上就會出現相應的效果。

總結

上述就是一個基本的Vivado使用過程，在這個過程中的每一步，都有相應的官網資料推薦，如果大家想要深入了解Vivado具有的強大功能，最好需要去看看這些文檔。