Leren Verilog: Een korte Tutorial-serie over digitale elektronica ontwerp met FPGA en Verilog HDL (2 / 21 stap)

Stap 2: FPGA overzicht en UCF bestanden

Vóór de dageraad van FPGA platen zoals de Digilent Basys 2, prototyping een digitale circuit bedoeld aankoop van elke individuele component van het circuit (inclusief gates, structurele blokken zoals multiplexers, enzovoort) en de hand alle onderdelen, vaak met een breadbord en jumper draden aansluiten. Met behulp van Verilog, een FPGA-chip, en gebouwd in stimuli op het bord (bijvoorbeeld op het gebied van LED's, switches, knoppen) kunnen we gemakkelijk maken van circuits en de resultaten zien in relatief weinig tijd. Hoe werkt dit?

Een FPGA-chip fungeert als een schone lei voor uw digitale circuit; IDEs (geïntegreerde ontwikkelomgevingen) zoals Xilinx ISE Design Suite kan transformeren uw "hoog niveau" Verilog in bitstreams die vertellen de FPGA wat uit te voeren. Dus in plaats van het kopen van een multiplexer (ook bekend als een mux), schakelaars, LEDs, we kunnen omschrijven in Verilog een mux die ingangen en output(s) heeft en ook in Verilog vertellen de FPGA waar op het bord van het ontwerp de ingangen vandaan komen en waar we willen de output(s) te gaan. We bereiken de oprichting van een volledige circuit in twee delen: Verilog modulaire code en een gebruiker beperking bestand (UCF).

Aangezien u kunt verondersteld hebben, de Verilog-code (die we creëren in brokken "modules" genoemd) beschrijft wat er moet gebeuren in het circuit, en de beperking van de gebruikersbestand de FPGA-chip wat elk van haar pinnen vertelt doet in het circuit; de FPGA-chip heeft een aantal pinnen dat dienen kan als in- en uitgangen en te voltooien van onze zoektocht naar ondubbelzinnig beschrijven het circuit dat we hebben om te verklaren wat degenen die we zullen gebruiken. Zeg bijvoorbeeld pin G12 in het bestand op uw bord ontwerp is fysiek aangesloten op een LED, en in uw code Verilog zul je uiteindelijk een circuit rijden dat LED. Als in uw Verilog verwijst u naar dat LED met flauwe naam "LED", moet u (voordat eventuele bitstream wordt gegenereerd) vertellen de FPGA door middel van een UCF bestand dat "als ik LED overal in mijn code, u moet daadwerkelijk verwijzen naar pin G12."  Hierdoor is de ingenieur dat "nice" en zinvolle namen voor onderdelen gevonden in het circuit, terwijl nog steeds in staat om low-level code te genereren. Natuurlijk dit is niet precies hoe we die verklaring zou zetten in een UCF, noch is dit het enige ding dat u in een UCF opgeven kunt, maar we zullen duik in UCFs in een andere module.

Één laatste nota op UCFs: verschillende digitale ontwerp raadsfabrikanten zullen verschillende pin locaties gebruiken voor verschillende componenten; elk model is uniek. Meestal kunt u een "Master" UCF van de fabrikant van de Raad van bestuur die alle mogelijke prikkels bevat, en kunt u opnieuw gebruiken van dit bestand in uw projecten door commentaar uit beperkingen die niet van toepassing en door het wijzigen van namen zoals u goeddunkt. Beginners moeten niet het wijzigen van andere kenmerken van de UCF dan namen; doen zonder het hebben van geavanceerde kennis kan bestuur schade of andere "interessant" en ongewenste resultaten opleveren!

Hier afgebeeld uit Wikipedia is dat een FPGA-chip vervaardigd door Xilinx, één van's werelds top FPGA fabrikanten. Deze chip implementeert het circuit dat u het gebruik van Verilog beschreven.