ISE原理图输入方法

第4章ISE开发环境使用指南第1节ISE套件的介绍与安装4.1.1 ISE简要介绍Xilinx是全球领先的可编程逻辑完整解决方案的供应商，研发、制造并销售应用范围广泛的高级集成电路、软件设计工具以及定义系统级功能的IP（Intellectual Property）核，长期以来一直推动着FPGA技术的发展。

Xilinx的开发工具也在不断地升级，由早期的Foundation 系列逐步发展到目前的ISE 9.1i系列，集成了FPGA开发需要的所有功能，其主要特点有：∙包含了Xilinx新型SmartCompile技术，可以将实现时间缩减2.5倍，能在最短的时间内提供最高的性能，提供了一个功能强大的设计收敛环境；∙全面支持Virtex-5系列器件（业界首款65nm FPGA）；∙集成式的时序收敛环境有助于快速、轻松地识别FPGA设计的瓶颈；∙可以节省一个或多个速度等级的成本，并可在逻辑设计中实现最低的总成本。

Foundation Series ISE具有界面友好、操作简单的特点，再加上Xilinx的FPGA芯片占有很大的市场，使其成为非常通用的FPGA工具软件。

ISE作为高效的EDA设计工具集合，与第三方软件扬长补短，使软件功能越来越强大，为用户提供了更加丰富的Xilinx平台。

4.1.2 ISE功能简介ISE的主要功能包括设计输入、综合、仿真、实现和下载，涵盖了FPGA开发的全过程，从功能上讲，其工作流程无需借助任何第三方EDA软件。

∙设计输入：ISE提供的设计输入工具包括用于HDL代码输入和查看报告的ISE文本编辑器（The ISE Text Editor），用于原理图编辑的工具ECS（The Engineering Capture System），用于生成IP Core的Core Generator，用于状态机设计的StateCAD以及用于约束文件编辑的Constraint Editor等。

∙综合：ISE的综合工具不但包含了Xilinx自身提供的综合工具XST，同时还可以内嵌Mentor Graphics公司的LeonardoSpectrum和Synplicity公司的Synplify，实现无缝链接。

引言：概述：ISE软件是由Xilinx公司开发的一款集成电路设计工具，使用该软件可以进行数字电路设计、仿真、验证以及实现等多个阶段的工作。

在设计阶段，ISE软件提供了丰富的组件库和设计工具，方便用户进行电路原理图的绘制和逻辑设计。

在验证阶段，ISE软件可以进行功能仿真和时序仿真，以确保设计的正确性和稳定性。

在实现阶段，ISE软件提供了先进的布局与布线工具，能够将设计转化为实际的电路板。

正文内容：1.安装与启动1.1ISE软件安装包1.2安装ISE软件1.3启动ISE软件2.项目管理2.1创建新项目2.2导入已有项目2.3添加设计文件2.4设定项目属性2.5保存和备份项目3.设计流程3.1电路原理图设计3.1.1组件选择3.1.2连接元件3.1.3设置元件属性3.2逻辑设计3.2.1设计约束3.2.2逻辑优化3.2.3时序约束3.3约束文件编辑3.3.1约束规则3.3.2约束语法3.3.3约束检查3.4时序仿真3.4.1创建仿真波形3.4.2设定初始状态3.4.3运行仿真3.5功能仿真3.5.1设置输入信号3.5.2运行仿真3.5.3分析仿真结果4.仿真与验证4.1时序分析4.1.1设定时钟4.1.2时序路径分析4.1.3时序优化4.2时序约束验证4.2.1满足约束4.2.2修复时序错误4.3灵敏度分析4.3.1设定输入敏感性4.3.2分析敏感性4.4逻辑分析4.4.1切换敏感性4.4.2分析逻辑状态5.布局与布线5.1物理约束5.1.1面积约束5.1.2信号完整性约束5.1.3电源与接地约束5.2布局5.2.1网表导入5.2.2管理物理资源5.2.3进行布局布线5.3时序优化5.3.1满足时序约束5.3.2缩短信号传输路径5.3.3优化时钟分配5.4布线5.4.1管理布线资源5.4.2进行布线5.4.3路由与优化5.5设计规约检查5.5.1检查布局布线规约5.5.2修复设计规约错误总结：引言概述：ISE软件是一款功能强大的集成开发环境工具，广泛应用于数字电路设计和实现。

Xilinx ISE 使用入门1、ISE的安装现以ISE 5.2i为例介绍Xilinx ISE Series的安装过程。

1）系统配置要求ISE 5.2i推荐的系统配置与设计时选用的芯片有关。

因为在综合与实现过程中运算量非常大，所以对系统配置要求很高。

为了提高综合、仿真、实现过程的速度，对于计算机的CPU的主频、主板和硬盘的工作速度，尤其是内存大小配置都有非常高的要求。

在ISE 5.2i 支持的所有Xilinx的FPGA/CPLD中，要求最低的Spartan II和XC9500/XL/XV等系列需要的内存和虚拟内存推荐值均达到128MB，而对于Virtex-II XC2V8000来说，需要的内存和虚拟内存推荐值均高达3GB。

2）ISE 5.2i的安装以中文版Windows XP操作系统为例加以说明。

（1）启动Windows XP，插入ISE5.2i安装光盘，自动或选择执行Install.exe，安装界面如图4.25所示。

图4.25 ISE5.2i安装界面（2）单击此时安装界面上的操作选择“下一步”直到出现图示对话框，输入有效的Registration ID。

之后单击“下一步”选择安装路径；再之后点击“下一步”，会弹出图4.26的对话框，可以选择器件模型。

图4.26 器件模型选择对话框（3）点击“下一步”，如图4.27所示，可以选择器件种类。

图4.27 器件种类选择对话框通过以上步骤后，可根据具体情况来选择，继续“下一步”即可完成安装。

安装完成后，环境变量应作如下描述：若操作系统是Windows NT/2000/XP，选择开始－>控制面板－>系统－>选项－>系统－>高级－>环境变量，在环境变量中加入：变量名：Xilinx变量值：C：Xilinx（即安装路径）具体设置如图4.28所示。

3 VHDL设计操作指南首先进入ISE工程管理器（Project Navigator）界面，如图4.30所示。

ISE的使用说明建立工程 (2)综合 (12)管脚约束 (14)布局布线的综合 (18)添加波形 (19)仿真 (21)下载 (25)启动桌面上名为Project Navigator的ISE软件图标，进入ISE开发系统如图所示。

在上拉菜单file栏打开，单击New project选项，开始新建一项工程。

如果想打开已有的ISE工程文件（文件格式为*.npl）,则单击open project选项。

下面我们将以一个包括了24进制和60进制计数器的复合计数器的VHDL程序为例，来说明ISE的具体使用。

首先单击New project选项，出现如图所示对话框：在Project name一栏填上工程文件名，我们在此工程名命名为counter，放在目录F:\teacher_li 下。

下一步，进行可编程器件型号的选择以及设计流程的设置。

在器件型号栏有Device family ，Device （型号），封装，speed grade，可以根据实验平台所用的可编程逻辑器件分别设置相应选项。

对话框下半部分是对设计语言和综合仿真工具的选择。

然后下一步，采用默认设置，完成了New Project Information的设置。

如图所示：单击“完成”按钮，进入到如下对话框：在Source in Project一栏，选择菜单Module View选项，在工程名counter的图标位置单击右键，出现如下对话框。

New Project ：新建一项文件，单击ew Project图标，出现的对话框包括了以下选项：新建IP核，电路设计，状态机，新建测试波形，用户文档，Verilog编写文件，Verilog测试文件，VHDL库，VHDL编写文件，VHDL包，VHDL测试平台。

Add Source ：添加一项已经存在的文件。

本例中，首先选择VHDL Module项，我们file name命名为count。

下一步，进行管脚信号名称，位数和方向的设置。

5）建立和编辑顶层原理图文件对于顶层文件,即可使用VHDL文本输入方式,也可使用原理图输入方式。

这里我们将使用原理图的输入方式来建立顶层文件。

（1）原理图形符号的生成（Symbol）为了在原理图的设计中利用前面已使用VHDL进行有关设计的成果，我们先要将经过编译后的VHDL程序生成可供原理图设计中直接调用的原理图形符号。

选择 count_t.vhd，执行Create Schematic Symbol操作（如图4.47所示），即可生成可供原理图设计中直接调用的原理图形符号count_t。

同理，对其他两个文件执行相同的操作。

图4.47 原理图形符号的创建操作（2）顶层原理图文件的创建选中工程，鼠标右点，在弹出的窗口中选择New Source（如图4.48所示），再在弹出的窗口中选择文件的类型为Schematic，并输入文件名pic_top后，执行”下一步”，即完成了原理图文件的创建，进入原理图的编辑状态。

图4.48 原理图的创建操作（3）原理图的编辑① 放置元件（Symbols）：在Symbols 的e:/xilinx/bin/24sec中选中所需元件的原理图符号，并在右边的图中期望的位置点左键进行放置，如图4.49所示。

若位置不合适，可进行移动调整。

图4.49 在原理图中放置元件的操作② 元件间的连线：点，进行连线操作。

③ 放置I/O端口并编辑端口名：点，放置Ｉ/Ｏ端口。

选中端口，点右键，在弹出的对话框中选择“Rename Port”后，再在弹出的对话框中输入系统设定的端口名。

或者双击端口，在弹出的对话框中输入系统设定的端口名。

④ 原理图的保存：原理图编辑好后(如图4.50所示)，应执行存盘操作，将原理图进行保存。

图4.50 编辑好的顶层原理图⑤ 原理图错误的检查：为了检查原理图是否有错，可执行原理图的检错操作。

若有错，则改正，直到完全正确为止。

⑥ 原理图的逻辑综合：若原理图经过检查没有错误，可进行逻辑综合。

说明这个说明主要介绍了使用开发板可能使用到的3个工具，主要以串口功能的实现作为例子，讲述了ISE, Plantform和EDK的使用方法以及操作的基本流程。

ISE的使用一．启动Xilinx ISE:开始Æ所有程序ÆXilinx ISE 7.1iÆProject Navigator二．新建/打开一个工程：如果已经有了工程，则在FileÆOpen Project弹出的对话框里面选择你的工程。

如果没有合适的工程就需要通过FileÆNew Project来新建一个工程。

具体操作步骤如下：分别在Project Name和Project Location里面填写您想要创建的工程的名称和路径。

在Top-Level Module Type的下拉菜单里面选择您的工程的顶层模块的类型。

本次串口通信的实验的顶层为原理图，所以选择Schematic。

然后点击下一步：在这个对话框的上半部分选择您使用的芯片的族（Spartan3），型号（xc3s400），封装（pq208）和速度（-4）。

下面选择您要使用编译和综合的软件，建议使用ISE自带的软件，一是使用简便，二是Xilinx公司对自己的FPGA了解程度比第三方要高很多，所以使用Xilinx公司自己的软件有的时候会获得意想不到的收获。

具体参数选择如图，然后单击下一步：在这个对话框里面新建工程里面的文件，这步也可以放到后面来实现，这里我们先选择下一步：这一步用来添加已经存在的文件，同样，我们在后面实现这步。

点击下一步：在最后这个对话框里面显示了我们即将建立的工程的详细信息，确认无误以后点击完成，ISE将为您创建一个名字为uart_test的工程：三．为刚创建的工程添加源文件：1．添加已经存在的源文件：选中屏幕右上的xc3s400-4pq208，单击ProjectÆAdd Source，在弹出的对话框里面选择您已经存在的程序文件（.v .vhd）。

附录附录1：利用ISE对器件仿真时的步骤：1.1在ISE中建立一个新的项目首先进入ISE TCAD运行的Linux操作环境，进入操作界面按照以下顺序进行创建新目录，Project →New → New Project。

在工作主界面的Family Tree目录下的No Tools边框上面，右键Add →Add Tool →Tools →MDraw →OK，在Create Default Experime边框选定OK ，Tool边框上点击确定After Last Tool →Apply →Tools →Inspect →OK。

这样，工作界面Family Tree目录下就有MDraw、Dessis、Inspect这三个工具组了。

之后进行保存Project →Save As →输入工作名称→OK就可以了，或者也可以直接点击保存的快捷图标进行保存。

1.2.建立器件网格利用Mdraw模块建立SiC MESFET器件结构模型，包括器件的边界、掺杂、网格的划分和关键区域的加密；首先要进行MDraw的绘制器件工作，右键MDraw →Edit Input →Boundary 进入MDraw的绘制器件结构工作区。

在MDraw绘制过程中，可以徒手绘制，这是默认模式的绘制方式。

然而在大多数情况下，需要按照器件尺寸精确绘制，这时可以从Performance Area中点击Exact Coordinates选择精确坐标绘制。

接下来要选择器件的制作材料，打开Materials菜单，选择MESFET器件材料SiC。

绘制器件结构图时，选择Exact Coordinates，点击Add Rectangle增加矩形框，输入预先设计的各点坐标，设定器件各个结构的尺寸大小。

器件结构绘制完成后，需要在源、漏的欧姆金属和SiC接触面上添加欧姆接触层，另外栅的肖特基金属和SiC接触面上需要添加肖特基接触层，衬底和衬底合金界面同样需要添加接触层，这样仿真出来的结果才能更加符合实际情况。