使用ISE13.1进行现代数字系统设计：从输入到FPGA实现

"现代数字系统设计流程-xilinx ise13.1使用指导" 现代数字系统设计流程已经大大不同于传统方式，现在主要依赖于计算机辅助设计工具，如Xilinx的ISE13.1，来实现从概念到硬件的高效转换。这个过程主要包括以下几个关键步骤： 1. **设计目标**：首先明确设计需求，比如要实现的功能或性能指标。 2. **设计输入**：使用硬件描述语言（如VHDL）编写设计代码，例如在描述一个简单的逻辑门电路时，可以定义实体`lab1`，并指定输入`a`, `b`, `c`和输出`y`，然后在架构中定义逻辑操作`y<=a or (c and b);`。 3. **功能级仿真**：在代码编写完成后，通过VHDL仿真器对设计进行功能验证，确保逻辑行为符合预期。 4. **逻辑综合**：将VHDL代码转换为门级网表，这一过程称为逻辑综合。ISE13.1中的逻辑综合工具会优化设计，以满足速度、面积和功耗的要求。 5. **时序仿真**：在门级网表基础上进行时序仿真，检查设计在实际时钟速度下的行为是否正确。 6. **转换(Translate)**：将综合后的网表转换为适应目标器件的内部结构，如CLB（可编程逻辑块）。 7. **映射(Map)**：将逻辑门分配到FPGA的CLB中，优化逻辑单元的分配和连接。 8. **适配(Fit)**：根据器件资源进行布局和连接优化，确保设计能在目标FPGA上物理实现。 9. **布局和布线(PAR)**：进一步优化布局和布线，以达到最佳的时序和性能。 10. **设计下载**：生成编程文件，通过JTAG接口或其他方式将设计下载到CPLD或FPGA中。 11. **系统调试与验证**：使用硬件调试工具，如示波器和逻辑分析仪，对实际运行的硬件进行验证，确保设计满足原始需求。 在ISE13.1中，用户可以使用直观的图形界面进行这些操作。软件包括了源文件窗口、处理子窗口、脚本子窗口和工作区子窗口，方便用户管理项目、监控设计流程和执行脚本。此外，设计流程覆盖了从新建工程、选择目标器件、编写VHDL代码、设置用户约束、综合、实现、布局布线到最后的下载和验证。 以一个简单的数字系统设计为例，如分频器和计数器，用户需要创建工程，选择合适的Xilinx芯片，编写描述计数器和分频器功能的VHDL代码，进行综合和仿真，添加时序约束，实现设计，查看布局布线结果，并最终将设计下载到FPGA芯片或者生成PROM文件进行离线编程。 ISE13.1作为一款强大的FPGA设计工具，它将复杂的数字系统设计流程集成在一个统一的环境中，极大地提高了设计效率和准确性。