FPGA开发流程概述

FPGA开发流程概述

开始学习FPGA，想尽快上手FPGA开发，那么先来了解一下FPGA的开发流程。

1、需求分析到模块划分

需求说明文档；器件选择（逻辑资源、功耗、IO数量、封装等等）；配置电路考虑；开发工具选择；电路板的可拓展性考虑；在线调试和板级调试考虑；分模块设计。

2、设计输入到综合优化

设计输入：原理图、Verilog、VHDL

综合：指的是将较高层次的电路描述转化成较为低层的电路描述。就是将设计代码转成底层的与门、非门、RAM、触发器等基本逻辑单元相互连接而成的网表，综合工具使用Synplicity的Synplify，也可使用器件厂商提供的开发工具进行实现（实现指的是：翻译、映射、布局布线）。

代码设计完成后，最好先使用开发工具进行语法检测，之后进行功能仿真，此处仿真不涉及时序上的延时。仿真工具首推ModelTech公司的ModelSim，也可以用ISE的Quartus 2进行简单仿真。

3、实现到时序收敛

实现：

翻译---将综合后的结果转化成所选器件的底层模块和硬件原语；

映射---将翻译的结果映射到具体器件上；

布局布线---根据用户的设计约束，进行布局布线，完成FPGA内部逻辑的连接；

时序收敛：（设计关键，必须满足时序收敛）

工具的最红布局布线满足设计者输入的时序约束要求。

4、仿真到板级调试

仿真和板级调试用于主要的验证。FPGA的板级调试一个很大的问题在于同步观察接口信号数量受限，很难观测内部信号节点的状态，假若纯板级调试，就消耗太大的人力物力了。

FPGA仿真很重要，但是和其他软件开发中的仿真概念不大一样。时序电路，逻辑的每一步变化都是由时终沿来触发的，调试时控制时钟频率显然不能达到单步的效果。

开发团队一般不会严格地执行所有的三次仿真，一般做行为仿真和时序仿真，当我们熟练的可以编写可综合的代码，我们只需要进行功能仿真，时序仿真也一般不做，我们会花时间去做深入细致的时序约束，通过时序报告分析解决时序问题。

关于FPGA的调试有很多种方法，借助示波器和逻辑分析仪的调试方法最常用。如ISE的Chipscope、Quartus 2、SignalTap 2。练习的时候可以使用Quartus 2 。

关于Quaryus 2的开发流程，在该软件的help---PDF_Tutorials---Verilog HDL users：

Quartus 2的工程建立、使用、编译，在此就不一一赘述，但是要明白Task窗口的编译步骤：

Compile Design ---- 使用说明

Analysis & Synthesis ---- 分析综合

Fitter（Place & Route） ---- 适配（布局布线）

Assembler（Generate programming files）---- 产生相应的编程下载配置的文件，一般是 bit数据流，sof/pof格式

TimeQuest Timing Analysis ---- 时序分析

EDA Netlist Writer ---- 给 Quartus 2 支持的第三方提供网表

Program Derice （Open Programmer） ---- 配置