AltiumDesigner基于FPGA嵌入式系统设计

1,嵌入式系统设计教程,AltiumDesigner一种全新的，在FPGA上实现系统开发的设计平台,2,基于FPGA的硬件设计,以下我们将结合一个实例来简要介绍一下如何在AltiumDesigner上实现一个完整的嵌入式系统设计过程。首先：创建一个新的FPGA工程1.选择菜单FileNewFPGAProject，在工程栏中将会显示新建的FPGA工程名，选择菜单FileSaveProject，在对话框中修改工程名称Test，然后Save。在工程栏中选择FileView选项，在工程中将会列出所有属于当前工程的文件。,图1工程栏-创建FPGA工程,3,基于FPGA的硬件设计,2.选择菜单FileNewSchematic，保存原理图，命名为Test.schdoc。,图2工程栏-创建原理图,4,基于FPGA的硬件设计,3、接下来在原理图中完成硬件的设计。在这个实例中，将会用到基于51的处理器内核、RAM存储器、上电时序控制、异或门、Nexus协议接口等FPGA工程器件。AltiumDesigner的器件均可以在FPGA集成库中找到，单击窗口右侧的libraries一栏，选定设计中需要的器件，并拖拽到原理图中。,图3集成库,5,基于FPGA的硬件设计,设计中所用到的器件及器件所在集成库参见下表,6,基于FPGA的硬件设计,4.将所有器件按下图所示放置好,图4放置器件,7,基于FPGA的硬件设计,图5连接器件,5.使用工具栏工具,按下图进行连接，图示中用红色标识的部分,可以将不同总线宽度的端口连接在一起。将两设置成9.0,8,基于FPGA的硬件设计,6.新建VHDL文件，选择菜单FileNewVHDLDocument,保存为Test1.VHDL,图6新建VHDL文件,9,基于FPGA的硬件设计,7.在VHDL文档界面下输入VHDL语言：LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.ALL;ENTITYTest1ISPORT(D:INstd_logic_vector(7downto0);Q:OUTstd_logic_vector(7downto0);endTest1;ArchitectureRTLOFTestISBeginProcess(D)BeginCaseDIs,10,基于FPGA的硬件设计,whenX“00=QQQQQQQQQQQQQQQQ=XFF;EndCase;EndProcess;EndRTL;,12,基于FPGA的硬件设计,结果如图7所示,图7VHDL输入,13,基于FPGA的硬件设计,8.在原理图编辑界面下，选择菜单DesignCreateSheetSymbolFromSheet,然后在弹出的窗口中选择Tset1.VHDL,然后点击OK。见图8,图8将VHDL产生图表符,14,基于FPGA的硬件设计,生成如图9所示的图表符，,图9将VHDL产生图表符,15,基于FPGA的硬件设计,9.按图10将图表符连接好,图10连接图表符,16,基于FPGA的硬件设计,10.给各元件加上标注，选择菜单ToolsAnnotatequiet,在弹出的对话框中选择ok，原理图中的元件就自动排列完成了。,图11自动标注元件,17,基于FPGA的硬件设计,11.添加配置文件，选择ProjectConfigurationManager,在弹出的窗口（图14）的左下角Configurations选项点击ADD，在新弹出的窗口中输入新的配置名Test，点击ok，然后在ConstraintsFiles选项点击ADD，弹出对话框如图12所示，选择该软件安装目录下Altium2004LibraryFpga,选择NB1_6_EP1C12Q240（取决于设计中用到的子板或FPGA器件），点击打开，结果见图13，选中Test下的复选框。最后点击Ok。配置文件便添加到了设计中，见图15。,图12添加约束文件,18,基于FPGA的硬件设计,图13添加配置,19,基于FPGA的硬件设计,图14配置窗口,20,基于FPGA的硬件设计,图15配置文件,21,基于FPGA的硬件设计,12.保存项目文件，原理图文件及VHDL文件，选择ProjectRecompileFPGAProjectTest.PRJFPG,在原理图编辑环境下点击窗口底部的System选项，选择Messages如图16所示，查看是否有错误发生，检查修改完毕后，可以开始进行嵌入式软件设计了。,图16检查错误信息,22,内容,基于FPGA的嵌入式软件设计,23,基于FPGA的嵌入式软件设计,1.选择菜单FileNewEmbeddedProject，在工程栏中将会显示新建的Embedded工程名，选择菜单FileSaveProject，在对话框中修改工程名称为Test，然后Save。在工程栏中选择FileView选项，在工程中将会列出所有属于当前工程的文件。,图17新建嵌入式工程,24,基于FPGA的嵌入式软件设计,2.右键点击嵌入式工程,在弹出窗口中选择AddNewToProjectCFile,如图18所示,图18新建嵌入式文件编辑,25,基于FPGA的嵌入式软件设计,将文件以Test文件名保存，然后在编辑界面下输入C语言代码，如图19,图19C语言输入,26,基于FPGA的嵌入式软件设计,代码如下：voidmain(void)unsignedcharx=0;unsignedshorti;for(;)P1=x+;for(i=0;i0 xFFff;i+)_asm(nop);,27,基于FPGA的嵌入式软件设计,3.保存Test.C文件，在C语言编辑界面下选择菜单ProjectProjectOptions，在弹出的窗口中选择Configuration项，在下拉菜单中选择Tasking8051，其余选项按默认处理，完成后，点击Ok。,图20编译器选项,28,基于FPGA的嵌入式软件设计,4.右键点击Test.PRJEMB工程，在弹出窗口中选择RecompileEmbeddedProjectTest.PRJEMB，编译无误后即可进行系统级设置。,图21编译结果,29,内容,系统级设置及下载,30,系统级设置及下载,以上介绍了基于FPGA的硬件设计和嵌入式软件设计步骤，下面来介绍系统级的设计和调试。1.在原理图编辑界面下，双击元件TSK51A_D，在弹出的器件属性窗口中，在右侧的ParametersforU1-TSK51A_D一栏，将ChildCore1的Value值设置为设计中用到的RAMS_8x1K的标注U4（根据设计中的实际标注而定），设置完成后点击OK。保存原理图。RAMS_8x1K和TSK51A_D就建立了关联。,图22元件关联,31,系统级设置及下载,2.建立FPGA硬件和嵌入式软件之间的关联，在Project窗口中，选择StructureEditor一项如图23所示，点击Test.PRJEMB将其拖拽到U1上，结果如图24所示，现在软件和硬件的关联已经建立起来了。重新选中FileView一项，将设计文件保存。,图23软硬件关联,32,系统级设置及下载,图24关联已经建立,33,系统级设置及下载,3.选择菜单ViewDevicesView,器件界面将被打开，如图25所示。,图25器件界面,34,系统级设置及下载,点击Live复选框，系统会扫描到当前的开发板使用情况（之前请确认开发板和用户电脑已经正确连接并且已经上电）。如图26所示。,图26与开发板建立连接,35,系统级设置及下载,图27给出了当前开发板上用到的器件，系统通过扫描自动将器件显示在界面上，另外器件上方依次有带有指示灯的四个工作区，分别为编译、综合、适配，下载四个过程，单击每个区域则完成相应的过程。也可直接点击ProgramFPGA完成所有过程。完成后如图28所示，其中，文本框部分为当前的配置情况。,图27系统扫描到的器件,图28下载过程,36,系统级设置及下载,完成编译、下载等过程后，就可以在开发板上开到实际结果了，图29为设计中所用到的处理器内核，在只需改动软件的情况下，直接可通过此界面完成对软