第3章 ISE操作基础
本章将介绍从新建一个工程到把结果下载到FPGA的全过程，让初次接触FPGA的读者对使用FPGA进行简易工程的开发有个直接的认识。初学者通过学习本章的内容，可以对FPGA技术有一个初步了解。
3.1 ISE的基本使用方法
使用ISE的设计流程主要包括创建工程、设计输入、设计编译、设计仿真、引脚分配、编程下载等。本节将针对ISE的各个过程进行详细介绍，通过对本节内容的学习，初学者可以掌握ISE的基本使用技巧。
3.1.1 新建工程
使用ISE设计FPGA，首先要新建一个工程。ISE集成开发环境提供了对整个工程的集成管理和开发，设计者可以在ISE环境中完成所有的FPGA设计环节。
【例3-1】 创建工程。
（1）选择File→New Project命令，弹出New Project Wizard对话框，如图3-1所示。在Name输入框中输入工程名称，在Location输入框中指定工程位置，在Top-level source type下拉列表中指定顶层设计的类型，然后单击Next按钮。
图3-1 创建新工程
（2）在Project Settings界面中，选择要使用的FPGA器件的型号、综合工具、仿真工具以及所使用的硬件描述语言，单击Next按钮，如图3-2所示。
图3-2 工程设置
（3）可以在建立好ISE工程以后再建立设计文件，所以这里单击Next按钮，直到Project Summary界面出现，单击Finish按钮完成新建的工程，如图3-3所示。
图3-3 工程概要
3.1.2 新建HDL文件
建好工程后，设计者需要新建HDL（硬件描述语言）文件，HDL文件是设计FPGA的基础。目前最流行的HDL语言有VHDL和Verilog HDL。
ISE集成的HDL编辑器是HDL Editor，它有一个Language Templates语法设计辅助模板，提供了VHDL、Verilog HDL语言和UCF用户约束的语法说明及例子。
【例3-2】 新建HDL文件。
（1）启动ISE，软件默认打开上次关闭的工程。选择File→New，在弹出的New对话框中选择Text File，单击OK按钮。
（2）接下来会打开HDL Editor编辑器，允许编写用户的HDL代码。
（3）输入用户代码后，选择File→Save，在弹出的对话框中输入文件名，选择要保存文件的类型，单击按钮。保存后的文件会以不同的颜色显示关键字。
（4）单击Language Templates按钮，打开语言辅助模板，如图3-4所示。
图3-4 语言辅助模板
（5）从左边的窗格选择模板的类型，右边窗格会显示模板的具体内容。
（6）在用户设计的HDL代码中，将光标定位到需要使用模板的位置，然后回到选择模板窗格，选择好需要使用的模板，单击use in file命令，将范例插入到用户的代码中，最后根据需要修改模板范例即可。
3.1.3 添加HDL文件
使用HDL语言进行设计的好处之一就是便于重用其他设计者的代码，所以可以在已有的工程中添加HDL代码。
【例3-3】 添加HDL文件。
（1）如果只是添加文件，而不需要将文件复制到用户自己的工程中，单击Project→Add Source命令。
如果需要将添加的文件复制到用户自己的工程中，单击Project→Add Copy of Source命令。
（2）在弹出的Add Existing Sources对话框中选择需要添加的文件，单击打开命令，即可完成添加文件的操作。
3.1.4 新建原理图设计
以原理图方式设计工程具有直观清晰的特点，几乎所有的FPGA设计软件都提供原理图设计输入方法。ISE集成了原理图输入工具ECS（Engineering Capture System）。
设计者可以采用原理图方式来进行工程顶层设计，而底层设计则采用HDL代码。这样的设计结构清晰，便于工程的设计和维护。
【例3-4】 新建原理图。
（1）启动ISE，默认会打开上次关闭的工程，选择File→New，在弹出的New对话框中选择Schematic，如图3-5所示，单击OK按钮。
图3-5 文件类型
（2）接下来会出现一个空白的原理图输入界面。在ISE中，该界面默认嵌入在ISE集成环境中，为了获得更大的编辑空间，可以将窗口悬浮，以便更加方便地编辑原理图。右击窗口下侧文件名，单击Float命令，可以将原理图编辑窗口悬浮，如图3-6所示。
图3-6 原理图编辑窗口
3.1.5 在原理图中调用模块
在ISE中提供了很多模块供设计者使用，这些模块都是经过验证的、功能正确的设计，设计者调用这些模块可以大大加快设计进程。同时，设计者还可以自己设计具有特定功能的模块，以便在后续的设计中使用。
【例3-5】 在原理图中调用模块。
（1）在原理图输入窗口左边的窗格选择Symbols选项卡，如图3-7所示。
图3-7 Symbols选项卡
（2）在Categories窗格中选择模块所属的类型，例如选择Arithmetic算术类型模块。
（3）在Symbols窗格中选择需要的模块，例如选择add4，将鼠标指针移动到原理图编辑窗口，会看到出现一个4位的加法器。
（4）将模块移动到合适的位置，单击鼠标左键，放置模块，如图3-8所示。
……
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