如何看懂fpga设计中的综合报告

本文介绍了FPGA设计中的关键文件类型,包括用户约束文件(UCF)、XST约束文件(XCF)和本地通用数据库(NGD)文件。UCF用于用户创建的约束,XCF服务于XST综合过程,而NGD文件作为映射器的输入。
 
综合优化(synthesize)是指将HDL语言,原理图等设计输入翻译成由与或非门,RAM,触发器等基本逻辑单元组成的逻辑连接,也就是所谓的逻辑网表,并根据目标与要求(约束条件)优化所生成的逻辑连接,输出edf和edn等文件。
综合过程包括两个内容,一是对硬件语言源代码输入进行编译与逻辑层次上的优化,二是对编译结果进行逻辑映射与结构层次上的优化,最后生成逻辑网表。
综合结果的优劣直接影响布局布线结果的最终效能。综合结果的优劣是以使设计芯片的物理面积最小和工作频率最高为指标。当两者发生冲突时,一般采用速度优先的原则。
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****该程序实现了8位的奇偶校验***********************************************
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library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
 
 
entity parity_check is
       generic(size : integer :=8);
       port(data_in:in std_logic_vector(size - 1 downto 0);
                    even_odd:in std_logic;
                            pa_out:out std_logic_vector(size downto 0));
end parity_check;
 
architecture Behavioral of parity_check is
signal temp:std_logic;
begin
   process(even_odd,data_in)
       begin
   if(even_odd='1') then
        temp<=data_in(7) xor data_in(6) xor data_in(5) xor data_in(4) xor data_in(3)xor data_in(2) xor data_in(1) xor data_in(0);
       else
         temp<=data_in(7) xor data_in(6) xor data_in(5) xor data_in(4) xor data_in(3)xor data_in(2) xor data_in(1) xor data_in(0) xor '1';
       end if;
 end process;
pa_out<=temp&data_in;
end Behavioral;
*******************************************************************************
LIBRARY ieee;
USE ieee.std_logic_1164.ALL;
USE ieee.std_logic_unsigned.all;
USE ieee.numeric_std.ALL;
 
ENTITY test_vhd IS
END test_vhd;
 
ARCHITECTURE behavior OF test_vhd IS
 
       -- Component Declaration for the Unit Under Test (UUT)
       COMPONENT parity_check
       generic(size : integer := 8);
       PORT(
              data_in : IN std_logic_vector(size-1 downto 0);
              even_odd : IN std_logic;         
              pa_out : OUT std_logic_vector(size downto 0)
              );
       END COMPONENT;
 
       --Inputs
       SIGNAL even_odd : std_logic := '0';
       SIGNAL data_in : std_logic_vector(7 downto 0) := (others=>'0');
 
       --Outputs
       SIGNAL pa_out : std_logic_vector(8 downto 0);
 
BEGIN
 
       -- Instantiate the Unit Under Test (UUT)
       uut: parity_check PORT MAP(
              data_in => data_in,
              even_odd => even_odd,
              pa_out => pa_out
       );
 
       tb : PROCESS
       BEGIN
 
              -- Wait 100 ns for global reset to finish
              wait for 100 ns;
 
              data_in(7 downto 0)<="10001111";
              even_odd<='1';
          wait for 100 ns;
          data_in(7 downto 0)<="11110000";
              even_odd<='0';
              wait for 100 ns;
      data_in(7 downto 0)<="10001111";
              even_odd<='0';
          wait for 100 ns;
          data_in(7 downto 0)<="11110000";
              even_odd<='1';
      wait; -- will wait forever
       END PROCESS
END;
*******************************************************************************
使用verilog 语言编写的奇偶校验
`define DELAY 1
module parity_check(data_in,pa_in,even_odd,pa_out,error);
input[7:0];
input pa_in;
input even_odd;
output pa_out;
output error;
 
wire [7:0] data_in;
wire pa_in;
wire even_odd;
wire pa_out;
wire error;
assign #`DELAY pa_out=even_odd ? ^data_in[7:0]:~^data_in[7:0];
assign #`DELAY error=even_odd ? ^(data_in[7:0],pa_in):~^(data_in[7:0],pa_in);
endmodule;
*******************************************************************************
library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
 
 
 
entity parity_check1 is
       generic(size : integer :=8);
               port(data_in:in std_logic_vector(size-1 downto 0);
                    pa_in:in std_logic;
                         &nb
<think>嗯,用户问的是如何看懂FPGA开发板的原理图管脚绑定的电平标准。这个问题看起来是关于FPGA开发的入门问题,可能用户刚开始接触硬件设计,或者遇到了管脚配置的问题。我需要先理解用户的需求,他们可能想要自己设计电路,或者调试现有的项目,但不太清楚原理图中各个管脚的电平标准代表什么,以及如何正确配置。 首先,我应该考虑用户的背景。可能是学生、电子爱好者或者刚入行的工程师。他们对FPGA的基本概念可能有所了解,但具体到硬件连接和电气特性可能还不太熟悉。所以需要从基础开始解释,同时提供实际的例子和步骤,帮助他们逐步理解。 接下来,我需要拆解问题。用户想知道的是如何“看懂”原理图中的电平标准绑定。这意味着他们可能已经看过原理图,但面对各种缩写和符号感到困惑。因此,回答需要涵盖常见的电平标准类型,如LVTTL、LVCMOS、LVDS等,以及它们在原理图中的表示方式。 然后,要考虑用户可能遇到的困难。例如,不同的电平标准对应的电压范围、应用场景、配置方法,以及如何根据外设选择合适的电平标准。此外,可能还需要解释为什么电平标准的选择很重要,比如信号完整性、功耗、兼容性等问题。 用户可能没有提到的深层需求是,如何避免在设计中犯错误,比如将不兼容的电平标准连接到外设,导致硬件损坏或信号错误。因此,回答中需要强调查阅文档的重要性,比如FPGA厂商的 datasheet 和开发板手册,以及使用配置工具的方法。 另外,用户可能需要具体的步骤指南,比如如何查找管脚名称、识别电平标准缩写、检查电压兼容性等。实际例子会有帮助,比如展示一个原理图片段,并解释其中的符号和参数,这样用户可以将理论应用到实际中。 最后,提醒用户注意事项,比如避免热插拔、信号完整性问题、保留余量等,这些都是在实际项目中容易忽略但非常重要的点。总结部分需要简明扼要,强化关键步骤和资源,确保用户能够系统地处理这类问题。 总的来说,回答需要结构清晰,分步骤解释,结合理论和实际,帮助用户建立系统的理解,并能够动手操作。同时,语言要尽量通俗易懂,避免过于专业的术语,或在必要时解释术语,确保不同背景的用户都能理解。</think>理解FPGA开发板原理图中的管脚电平标准绑定,需从以下步骤入手: --- ### **一、明确电平标准的作用** 电平标准定义了管脚的电气特性(电压范围、驱动能力等),确保FPGA与外部器件(ADC、传感器等)的电气兼容性。常见标准: - **LVTTL**(3.3V逻辑) - **LVCMOS**(1.8V/2.5V/3.3V) - **LVDS**(低压差分信号) - **HSTL/SSTL**(高速存储器接口) --- ### **二、定位原理图中的关键信息** 1. **管脚名称** 在原理图中找到FPGA芯片的管脚编号(如`IO_L1N_12`)或用户自定义标签(如`LED1`)。 - 示例:`IO_L1P_12 (LED1) | LVCMOS33 | Bank 12` 2. **电平标准标识** 通常以缩写形式标注在管脚旁: - `LVCMOS18`: 1.8V CMOS电平 - `LVDS_25`: 2.5V差分信号 - `SSTL15`: 1.5V存储器接口标准 3. **Bank电压** FPGA的I/O Bank通常分组供电,需匹配电平标准: - 若Bank电压为3.3V,该Bank内管脚**不可配置**为LVCMOS18。 --- ### **三、结合开发板硬件验证** 1. **对照开发板手册** 查找管脚分配表,确认默认电平与硬件电路是否一致(如LED驱动电压是否匹配LVCMOS33)。 2. **检查电压兼容性** - 若外设为5V器件,需通过电平转换电路或选择兼容的FPGA管脚(如支持5V容限的Bank)。 --- ### **四、工具辅助分析** 1. **约束文件(XDC/UCF)** 检查管脚约束代码,例如: ```tcl set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led[0]}] ``` 表示`led[0]`管脚使用3.3V CMOS电平。 2. **厂商配置工具** Xilinx的Vivado或Intel Quartus的Pin Planner工具可图形化查看管脚配置。 --- ### **五、实战案例分析** **场景**:原理图中某管脚标注为`LVDS_25`,连接摄像头模块。 - **操作步骤**: 1. 确认FPGA Bank支持2.5V供电; 2. 检查摄像头接口是否为差分信号; 3. 在约束文件中指定差分对(如`P`和`N`管脚配对)。 --- ### **六、常见问题排查** - **电平冲突**:Bank电压与管脚电平标准不匹配 → 重新分配管脚至兼容Bank。 - **驱动能力不足**:输出电流不足导致信号失真 → 在约束文件中调整驱动强度(如`DRIVE 12mA`)。 --- ### **七、注意事项** 1. 避免热插拔外设时修改电平标准; 2. 高速信号优先选择差分标准(如LVDS); 3. 保留10%~20%电压余量以提高稳定性。 --- ### **总结** 看懂管脚电平标准需综合原理图标注、硬件设计、约束文件及工具验证,核心原则是**电平匹配、Bank电压一致、信号类型适配**。建议优先参考FPGA厂商的《SelectIO资源手册》和开发板原理图说明。
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