【Xilinx】Spartan 7上手指南（ARTY S7开发板）

最新推荐文章于 2024-04-17 13:51:49 发布
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分类专栏： Xilinx软件开发 -Master Wang 文章标签： fpga开发 Xilinx fpga vivado
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Spartan 7上手指南

今天拿到一块ARTY S7开发板，主芯片是xc7s50csga324。
大小非常的小巧，但是该有的资源一点也不少

在这里插入图片描述

开发环境：
官网上用的是2017，我没有这么老的版本，用了Vivado2019.2
安装路径是C:\Xilinx\Vivado\2019.2
有些版本上的细节调整，后面会讲到。

一、安装board文件

1. 下载并解压板卡压缩文件

默认情况下，Vivado选择board时是没有这个板子的型号的，需要从网上下载

打开链接

https://github.com/Digilent/vivado-boards

下载压缩包并解压
在这里插入图片描述
压缩包里new是2015.x及以上版本，old适用于2014.4及以下版本
我用的是2019.2，所以选用new文件夹的文件

在这里插入图片描述

2. 复制到Vivado安装目录

把这些文件夹复制到vivado安装目录下的data\boards\board_files目录，然后重启vivado

C:\Xilinx\Vivado\2019.2\data\boards\board_files

重新打开Vivado后新建工程，可以看到有了Arty S7-50这个开发板型号
在这里插入图片描述

二、demo工程

参考链接

https://digilent.com/reference/learn/programmable-logic/tutorials/github-demos/start

1. 下载demo

打开链接

https://digilent.com/reference/programmable-logic/arty-s7/start

在这里插入图片描述
点击这个链接打开新页面
可以看到提供了7s25和7s50的工程，我的开发板是50，所以选了S7-50的zip包
在这里插入图片描述
最后下载的文件如下图
在这里插入图片描述
我把它解压放到了

D:\debug\192\S7Arty\Arty-S7-50-GPIO

2. 修改tcl

这里有个小问题需要注意，网上下载的board是digilentinc.com:arty-s7-50:part0:1.1
工程里面用的是1.0，直接使用会提示board_part没定义

ERROR: [Board 49-71] The board_part definition was not found for digilentinc.com:arty-s7-50:part0:1.0. The project's board_part property was not set, but the project's part property was set to xc7s50csga324-1. Valid board_part values can be retrieved with the 'get_board_parts' Tcl command. Check if board.repoPaths parameter is set and the board_part is installed from the tcl app store.

所以需要打开proj/create_project.tcl
在这里插入图片描述
把这里1.0修改成1.1就可以解决这个问题

3. 恢复工程

一般情况网上提供的Vivado工程，并不是直接提供的Vivado工程压缩包，而是一个恢复重建的tcl文件

打开Vivado，不要创建工程也不要打开工程，以下步骤直接在最底下的Tcl Console进行操作
在这里插入图片描述
我的路径是D:\debug\192\S7Arty\Arty-S7-50-GPIO
注意Vivado里面需要把 \ 改成 /, Vivado里面 \ 是转义符

先进入proj目录

cd D:/debug/192/S7Arty/Arty-S7-50-GPIO/proj

然后执行

source create_project.tcl

等待一会，工程就会自动创建完成。

创建好的工程目录结构如下图
在这里插入图片描述

4.生成bit

点击Generate Bitstream，如果没有错误的话，等待几分钟就会成功生成bit

在这里插入图片描述

三、调试运行

1. 连接电脑

用micro usb连接电脑，效果如图
这个usb同时起到仿真器、串口、供电三种功能，不需要另外外接电源
在这里插入图片描述

2. 设置串口

打开串口，默认参数为9600, 8, n, 1

3. 烧写bit

1) 打开Open Hardware Manager

在这里插入图片描述

2) 点Open Target

在这里插入图片描述

3) 点Auto Connect

在这里插入图片描述

4) 右键点击xc7s50_0

这里会识别出芯片型号，右键点击xc7s50_0
在这里插入图片描述

5) 点Program Device

点Program Device
在这里插入图片描述

6) 点Program

正常情况会自动填写bit文件路径，不用手动修改，如果要烧写别的程序，可以手动输入。
然后点Program开始烧写，烧写完会自动开始运行
在这里插入图片描述

4. 运行效果

烧写完成串口马上输出了RTY GPIO/UART DEMO!
在这里插入图片描述

并且可以看到板上的灯开始闪烁变色

按动4个按键的任意一个，串口会打印Button press detected!
在这里插入图片描述

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详解Spartan-7 FPGA的节能技术
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与上一代设备相比，Spartan-7fpgas节省了超过50%的电力，同时提高了成本敏感应用程序所需的逻辑和I/O性能。   在FPGAs的评估中，以最低的功率提供最高性能的挑战占据了中心位置，因为节能影响到技术限制和系统成本。产品的可接受性、可靠性和盈利能力取决于能效和性能。Xilinx意识到了降低功耗的重要性，并将电源管理作为28纳米FPGAs的重中之重。Spartan-7 FPGAs具有优越得多的性能，并显示出真正的功耗优势，可实现比前一代FPGAs更高的每瓦性能。Xilinx专注于使用以下关键策略降低总功耗：   创新且FPGA优化的28纳米高性能、低功耗（ HPL ）工艺和独特的功耗宁滨策略，可实现高达70 %的低静态功耗。   卓越的7系列体系结构创新，通过将动态功耗降低50 %和I/O功耗降低30 %来扩展电源优势。   可靠、可靠、更成熟的下一代Vivado设计套件功耗估算和分析软件。   这些策略使Xilinx能够比以前的发电设备提供超过50%的总功率，以实现对成本敏感的应用程序设计所要求的每瓦最高性能目标。   spartan-7 fpgas的节能技术在降低热部件和电源成本的同时提高系统的整体可靠性方面具有显著的优势。当晶体管消耗更多的功率时，器件的结温会成倍增加。因此，需要额外的费用提供昂贵的热解决方案（更大和先进的散热器、有效的热界面材料、更高的风扇气流和更大的机箱）。更高的功率还需要昂贵的电路板解决方案，如电压调节器、复杂的BOM解决方案和增加的PCB面积。
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