VHDL语言ISE设计教程：从工程建立到FPGA实现

"这篇教程详细介绍了基于VHDL语言的XILINX ISE 14.1设计流程，涵盖了从传统数字系统设计到现代数字系统设计的转变，并且提供了如何使用ISE工具进行数字系统设计的步骤。主要内容包括设计目标、设计输入、功能级仿真、逻辑综合、时序仿真、系统调试与验证等。教程还具体讲解了如何使用ISE 13.1软件，从启动软件、新建工程到选择器件，以及设计、综合、仿真、实现、布局布线和设计下载等一系列操作。" 在现代数字系统设计中，VHDL语言作为硬件描述语言被广泛使用，它允许设计者以高级抽象方式描述硬件功能。XILINX ISE是用于VHDL设计的一个集成开发环境，提供了一整套工具支持设计的全过程。在ISE中，设计流程通常包括以下几个关键步骤： 1. **设计输入**：首先，设计者需要创建一个新的设计文件，如在ISE 13.1中选择器件并新建源文件。 2. **功能描述**：使用VHDL语言编写设计代码，例如文中提到的"lab1"实体和结构体，描述了一个简单的逻辑门电路。 3. **功能级仿真**：在设计完成后，可以进行功能级仿真以验证设计是否符合预期功能。这通常使用VHDL仿真器完成。 4. **逻辑综合**：通过综合工具（如ISE中的Synthesis Tool）将VHDL代码转换为逻辑门级表示，优化设计以满足特定的性能和资源限制。 5. **时序仿真**：逻辑综合后的设计会被进一步仿真以检查时序特性，确保设计在实际工作速度下的正确性。 6. **设计实现**：包括映射(Map)和布局布线(PAR)，将逻辑门级设计分配到实际FPGA的CLB（Configurable Logic Block）等资源中。 7. **系统调试与验证**：设计实现后，需要通过加载配置文件到FPGA进行硬件测试，使用示波器、逻辑分析仪等工具进行验证。 8. **设计下载**：将最终的配置文件下载到FPGA芯片上，实现硬件运行。 9. **PROM文件生成与下载**：对于无法直接编程的设备，如CPLD，需要生成PROM文件并烧录到编程器件中。 在ISE 13.1中，用户可以通过主界面的各个子窗口管理源文件、处理流程、脚本和工作区，方便地进行设计操作。教程以一个简单的数字系统为例，如分频器和3位计数器的设计，展示了如何运用这些步骤完成一个完整的FPGA设计项目。通过学习这个教程，读者将能够熟练掌握基于VHDL的XILINX ISE设计流程，从而实现复杂数字系统的硬件设计和实现。