이 튜토리얼은 FMQL7045 FPGA 개발 보드를 사용하여 전체 실험을 완료하며 보드 사진은 다음과 같습니다.
풍부한 인터페이스 리소스를 사용하는 시스템 블록 다이어그램은 다음과 같습니다.
이 튜토리얼은 Vivado의 FMQL45를 기반으로 LED 실험을 완료하는 데 사용됩니다. 목표는 먼저 이 개발 보드의 PL 측을 실행하는 것입니다.
순수한 PL 설계의 경우 당사의 FMQL45와 Zynq7045는 핀에서 완벽하게 호환되므로 Vivado를 로직 개발에 직접 사용할 수 있으며 간단한 로직도 Procise를 사용하여 개발할 수 있지만 IPcore를 대량으로 사용하려는 경우 Vivado를 권장합니다.
여기에서 먼저 Vivado 프로세스를 소개합니다.
실험적인 Vivado 프로젝트는 "00_led"입니다. 이 루틴의 주요 기능은 확장 보드에 있는 8개의 LED 표시등이 1초에 한 번씩 뒤집히도록 제어하는 것입니다.
1 LED 하드웨어 소개
PL 측은 PL 측의 LED 조명만 직접 제어할 수 있으며 PS 측의 주변 장치는 직접 제어할 수 없습니다. 8개의 LED 조명은 3극관을 통해 3.3V 전원 공급 장치에 연결되어 있으며 3극관을 켜면 LED가 켜집니다. 코어 보드 및 확장 보드의 개략도와 결합하여 FMQL45 칩에 해당하는 8개의 LED 핀이 다음과 같음을 알 수 있습니다.
LED1 --- AJ24
LED2 --- AK18
LED3---AB29
LED4---AC27
LED5 --- AD23
LED6 --- AF24
LED7---AE23
LED8---AG25
2 비바도 프로젝트 구축
(1) Windows에서 Vivado 바로 가기를 두 번 클릭하여 Vivado를 시작할 수 있습니다.
(2) Vivado 개발 환경에서 "Create Project"를 클릭하여 새 프로젝트를 생성합니다.
(3) 새 프로젝트를 생성하는 마법사가 팝업되면 "다음"을 클릭합니다.
(4) 팝업 대화 상자에 프로젝트 이름과 프로젝트 저장 경로를 입력합니다. 여기서는 이름을 00_led로 지정합니다. 프로젝트 경로 "프로젝트 위치"에 한자 공백이 없어야 하며 경로 이름이 너무 길지 않아야 합니다. 그런 다음 다음을 클릭합니다.
(5) 프로젝트 유형에서 "RTL 프로젝트"를 선택합니다.
(6) 대상 언어는 "Verilog"를 선택합니다.
(7) "다음"을 클릭하고 파일을 추가하지 않고 나중에 추가하십시오.
(8) xc7z045ffg900-2 장치를 필터링하여 선택하고 "다음"을 클릭합니다.
(9) "마침"을 클릭하여 "led" 프로젝트 생성을 완료합니다.
(10) 아래 그림은 Vivado의 소프트웨어 인터페이스입니다.
3 Verilog HDL 파일 생성
(1) Project Manager에서 소스 추가 아이콘을 클릭하고 디자인 소스 파일을 추가하거나 생성할 "디자인 소스 추가 또는 생성"을 선택한 후 "다음"을 클릭합니다.
(2) "파일 만들기" 파일을 만들기 위해 선택
(3) 팝업 창에서 "파일 이름"을 "led"로 설정하고 "확인"을 클릭합니다.
(4) "마침"을 클릭하여 "led.v" 파일 추가를 완료합니다.
(5) 이때 팝업 창에서 "모듈 이름"을 지정할 수 있습니다. 여기서는 기본값을 따르고 "확인"을 클릭합니다.
(6) 팝업 대화 상자에서 "예"를 선택합니다.
(7) "led.v"를 두 번 클릭하여 파일을 편집합니다.
(8) "led.v" 논리 코드를 작성하십시오. 여기에서 루프에서 0~499999999(1초)를 카운트하는 데 사용되는 32비트 레지스터 타이머가 정의됩니다. 카운트가 499999999에 도달하면 타이머는 0으로 변경하고 8개의 LED 램프를 뒤집습니다. 하드웨어에서 LED는 매초마다 켜졌다 꺼집니다. 작성 후 코드를 저장하는 것을 잊지 마십시오. 소스 코드는 다음과 같습니다.
4 핀 제약 조건 추가
Vivado에서 사용하는 제약 조건 파일은 주로 핀 제약 조건, 클록 제약 조건 및 그룹 제약 조건을 완성하는 XDC 형식입니다. 여기에서 led.v 프로그램의 입력 및 출력 포트를 FPGA의 실제 핀에 할당해야 합니다.
(1) "정교한 디자인 열기"를 클릭하고 팝업 창에서 "확인"을 클릭합니다.
(2) 메뉴에서 "창 --> I/O 포트"를 선택합니다.
(3) 팝업 I/O 포트에서 핀 할당을 볼 수 있습니다.
(4) LED와 클록 주파수 분할 핀과 레벨 기준을 부여하고 완료 후 저장한다. 이 블록의 할당에 대해서는 회로도를 참조하십시오.
(5) Constraint 파일을 저장하라는 팝업창이 뜨는데 기본적으로 파일 이름은 "led", 파일 형식은 "XDC"로 입력하고 "OK"를 클릭합니다.
(6) 새로 생성된 "led.xdc"를 열면 관련 TCL 스크립트를 볼 수 있습니다.실제로 위의 그래픽 인터페이스를 통해 생성하는 대신 관련 구문에 익숙해지면 직접 작성할 수 있습니다. 개발자는 관련 구문을 숙지하고 배워야 하므로 여기에서 자세히 설명하지 않겠습니다.
핀 제약 조건 외에도 FPGA 설계에는 타이밍 제약 조건도 있습니다.여기서 마법사를 사용하여 타이밍 제약 조건을 수행하는 방법을 시연합니다.
(1) "합성 실행"을 클릭하여 합성 프로세스를 시작합니다.
(2) 팝업 대화 상자에서 "확인"을 클릭합니다.
(3) 합성이 완료되면 "취소"를 클릭합니다.
(4) "제한 마법사"를 클릭합니다.
(5) 팝업 창에서 "다음"을 클릭합니다.
(6) "sys_clk" 주파수를 50MHz로 설정한 다음 "Skip to Finish"를 클릭하여 타이밍 제약 마법사를 종료합니다.
(7) "완료"를 클릭합니다.
(8) 이때 led.xdc가 업데이트됩니다. "다시 로드"를 클릭하여 파일을 다시 로드합니다. 시계 제약 조건이 마지막 줄에 추가된 것을 볼 수 있습니다.
6 BIT 비트 스트림 생성
(1) 컴파일 프로세스는 합성, 레이아웃 및 라우팅, 비트 스트림 생성 등으로 나눌 수 있습니다. 여기에서 "비트 스트림 생성"을 직접 클릭하여 클릭 한 번으로 비트 스트림을 직접 생성할 수 있습니다.
(2) 팝업 대화 상자에서 CPU 코어 수와 관련된 작업 수를 선택합니다.일반적으로 숫자가 클수록 컴파일 속도는 빨라지지만 시스템 리소스를 많이 차지합니다. 여기에서는 사용자가 직접 측정해야 합니다. 여기서는 기본값을 따르고 "확인"을 직접 클릭합니다.
(3) 컴파일을 시작하면 소프트웨어 우측 상단에 컴파일 상태 정보가 나타납니다.
(4) 컴파일에 오류가 없으면 후속 작업을 선택하라는 대화 상자가 나타납니다. 여기에서 "Open Hardware Manger"를 선택하고 "OK"를 클릭하여 다운로드 및 디버그합니다.
7 다운로드 및 디버그
(1) 개발 보드의 Jtag 인터페이스를 연결하고 개발 보드의 전원을 켭니다. "HARDWARE MANAGER" 인터페이스에서 "Auto Connect"를 클릭하여 장치를 자동으로 스캔하고 연결합니다.
(2) Jtag로 스캔한 ARM 및 FPGA 코어를 볼 수 있으며 시스템 전압 및 온도를 감지할 수 있는 XADC도 있습니다.
(3) xc7z045_1을 선택하고 "프로그램 장치..."를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭합니다.
(4) 팝업 창에서 특정 비트 스트림 경로를 선택한 다음 "프로그램"을 클릭합니다.
(5) 다운로드가 성공하면 8개의 LED 조명이 1초에 한 번씩 바뀌는 것을 볼 수 있으며 순수한 PL Vivado 프로세스가 종료됩니다.
8 요약
국내 Fudan Microelectronics의 FMQL45는 LED 조명의 조명을 완성하는 데 사용되며 이는 국내 FPGA 사용을 시작하는 첫 번째 단계이기도 합니다. 추가 자습서는 나중에 소개됩니다.
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현지화된 Fudan Microelectronics FMQL45T900 FPGA 개발 보드(Xilinx ZYNQ ARM+FPGA 7045 개발 보드 대체)