vivado九人表决器【设计准备】创建新工程

# 1. 介绍Vivado九人表决器项目

## 1.1 背景介绍

在实际应用中，九人表决器是一种常见的决策工具，可以用于快速投票和采集意见。而在Vivado软件中设计九人表决器项目可以帮助我们熟练掌握FPGA设计流程，加深对硬件设计与逻辑编程的理解。

## 1.2 目标与意义

通过本项目，我们旨在展示如何利用Vivado软件对九人表决器进行硬件设计，加深对FPGA逻辑设计的理解。同时，通过实践项目，提升我们在数字电路设计领域的能力，为日后更复杂的FPGA项目打下坚实的基础。

# 2. Vivado软件的概述

Vivado软件是由Xilinx公司开发的一款集成化的设计环境工具，主要用于FPGA（现场可编程门阵列）的设计、验证和实现。Vivado软件提供了丰富的功能和工具，能够帮助开发者快速、高效地完成FPGA设计项目。

### 2.1 Vivado软件简介

Vivado软件是Xilinx公司推出的下一代设计工具，取代了之前的ISE设计套件。Vivado提供了全面的设计流程支持，包括高层次的设计抽象和低级的实现细节。它支持Verilog、VHDL等硬件描述语言，并具有强大的综合、布局布线和验证功能。

### 2.2 Vivado软件的功能特点

- **可视化设计环境**：Vivado软件提供了直观友好的图形化用户界面，方便用户进行设计、仿真和调试。
- **综合优化**：Vivado内置了高度优化的综合引擎，能够将设计代码快速转换为可实现的电路结构。

- **快速实现**：Vivado支持快速的布局布线算法，可在短时间内生成优化的实现结果。

- **多种验证工具**：Vivado软件提供了多种仿真和验证工具，如逻辑仿真、时序约束分析等，帮助用户验证设计的正确性和性能。

- **完善的文档和社区支持**：Xilinx官方提供了丰富的文档和教程，同时有活跃的社区支持，用户可以快速解决问题和学习新知识。

以上是Vivado软件的简介和功能特点，下一章我们将深入介绍Vivado九人表决器项目的设计准备工作。

# 3. 项目设计准备

在开始创建Vivado九人表决器项目之前，首先需要进行充分的设计准备工作，包括设计需求分析、硬件资源规划和软件配置准备等。只有在这些准备工作完成后，才能顺利地进入到后续的工程创建和设计阶段。

#### 3.1 设计需求分析

在设计九人表决器项目之前，需要对项目的需求进行详细的分析。九人表决器实际上是一个简单的决策工具，具备输入选项、进行投票、计算结果等基本功能。因此，设计需求包括但不限于：
- 提供九个选项供人们投票选择
- 统计每个选项的得票数
- 显示最终的票数统计结果

#### 3.2 硬件资源规划

根据设计需求，可以初步确定需要使用的硬件资源，包括FPGA芯片、按键或开关作为输入设备、LED灯或数码管作为输出设备。在硬件资源规划阶段，需要考虑资源的充足性和兼容性，确保可以顺利地实现项目功能。

#### 3.3 软件配置准备

在进行Vivado项目设计之前，需要做好软件配置准备工作。这包括：
1. 下载安装Vivado软件，并激活许可证
2. 确保Vivado软件与FPGA开发板的兼容性
3. 配置好Vivado软件的工作环境，包括添加必要的插件和工具链
4. 准备好设计所需的开发语言和库文件

通过充分的项目设计准备工作，可以为后续的工程创建和设计工作奠定坚实的基础，保障项目顺利进行并最终实现预期的功能效果。

# 4. 创建新工程

在Vivado九人表决器项目中，创建新工程是整个项目的第一步，下面将详细介绍如何在Vivado软件中创建新工程。

### 4.1 打开Vivado软件

首先，双击打开安装好的Vivado软件。在启动界面选择“Create Project”来创建一个新项目。

# 打开Vivado软件
这里演示了如何打开Vivado软件，以下进行了一系列操作
略...

### 4.2 新建工程

在弹出的对话框中，输入项目名称和存储路径，并选择好项目类型（VHDL、Verilog等）和项目目标芯片型号。

# 新建工程
这里演示了如何在Vivado中新建一个工程并设置基本信息
具体操作细节略...

### 4.3 添加设计文件

在新建的工程中，添加设计文件，这些设计文件包括各种IP核和用户自定义的代码文件，用于实现项目的功能。

# 添加设计文件
这里演示了如何通过Vivado界面添加设计文件到新建的工程中
具体操作细节略...

通过以上步骤，您已经成功创建了一个新的工程并添加了所需的设计文件，为后续的逻辑设计和验证工作奠定了基础。接下来，将进入设计逻辑网表的阶段。

# 5. 设计逻辑网表

在Vivado软件中设计逻辑网表是整个项目的核心部分，下面将详细介绍如何在Vivado中进行设计逻辑网表的步骤。

### 5.1 添加逻辑设计模块
首先，在"Sources"面板中右键点击，选择"Add Sources"来添加我们的设计模块。可以选择Verilog、VHDL等语言进行设计。在设计模块中，我们需要包含九个输入端口，代表九个参与表决的人员，以及一个输出端口，代表表决结果。以下是一个简单的表决器Verilog模块示例：

module vote_counter(
    input [8:0] individuals,
    output result
    );
    reg result;
    always @(*) begin
        // 通过逻辑门设计投票逻辑，这里只是一个简单示例
        if(individuals == 9'b111111111) begin
            result = 1'b1; // 表决通过
        end
        else begin
            result = 1'b0; // 表决不通过
        end
    end

endmodule

### 5.2 连接设计模块
在设计模块添加完毕后，我们需要在Block Design中进行模块的连接，确保数据流向正确。通过拖拽连接线的方式，将输入端口与参与表决的九人模块相连，将输出端口模块与结果显示模块相连。

### 5.3 生成逻辑网表
在连接完成后，我们需要生成逻辑网表。点击"Generate Bitstream"来生成比特流文件。系统会自动生成逻辑网表，并将其烧录到FPGA芯片中。

通过以上步骤，我们可以完成Vivado九人表决器项目的设计逻辑网表阶段，确保每个参与表决的人员输入正确，并得到最终的表决结果。

# 6. 项目验证与仿真

在Vivado九人表决器项目中，项目验证与仿真是非常关键的一步，通过对设计约束文件的设置、时序约束分析以及仿真验证和检查，可以确保设计的正确性和稳定性。

#### 6.1 设计约束文件设置

设计约束文件（Constraints）是项目中非常重要的一部分，它可以帮助我们定义设计中各个信号的约束条件，以确保设计的时序要求得以满足。在Vivado中，我们可以使用Constraints Wizard来生成设计约束文件。下面是一个示例设计约束文件的代码：

## 设置时钟约束
create_clock -period 10 [get_ports clk] 

## 设置输入信号约束
set_input_delay 1.5 -clock [get_clocks clk] [get_ports input_signal]

## 设置输出时序约束
set_output_delay 2 -clock [get_clocks clk] [get_ports output_signal]

#### 6.2 时序约束分析

时序约束分析是用来分析设计中各个信号的时序关系，以保证设计在时钟的作用下能够按照预期进行。在Vivado中，可以使用Timing Analyzer来进行时序约束分析，检查设计是否满足所有的时序要求。

#### 6.3 仿真验证和检查

仿真验证是项目验证的最后一步，通过对设计进行仿真，可以模拟各种情况下的运行情况，验证设计的正确性。在Vivado中，可以使用IP Integrator进行仿真验证，检查设计在不同情况下的运行状态，并对仿真结果进行分析和检查，确保设计的稳定性和可靠性。

通过以上步骤的设计约束文件设置、时序约束分析以及仿真验证和检查，我们可以全面地验证项目的正确性和稳定性，确保项目能够按照设计要求正常运行。