电子说
写在前面
模块复用是逻辑设计人员必须掌握的一个基本功,通过将成熟模块打包成IP核,可实现重复利用,避免重复造轮子,大幅提高我们的开发效率。
接下来将之前设计的串口接收模块和串口发送模块打包成IP核,再分别调用这两个IP核,构成串口接收--发送循回,依次验证IP核打包及调用是否成功。
源码在这:串口(UART)的FPGA实现
Vivado版本:Vivado 2019.2
开发板:xc7a35tfgg484-2
打包
打包串口发送模块uart_tx
1、首先打开发送模块的VIVADO工程,确保其编译无误(最好进行仿真验证、上板验证保证其功能正确性),如下:
2、点击Tools-----create and package new ip
3、点击Next
4、选择选项1,点击Next,各选项含义:
1---将当前工程打包为IP核
2----将当前工程的模块设计打包为IP核
3----将一个特定的文件夹目录打包为IP核
4----创建一个带AXI接口的IP核
5、选择IP存放路径,建议专门建一个文件夹来管理所有建立的IP核,然后点击Next
6、点击OK,然后点击NEXT,会自动创建一个新工程,用来生成IP核
7、新生成的IP核打包工程如下:
在右边的界面可以配置一系列参数:
Identification:主要是一系列信息,如IP名字,开发者、版本号等。因为本文仅作示范,所以我这边所有信息都没改
compatibility:兼容的系列,这里根据自己需求添加所需要的系列芯片就好了。我这边保持默认
file groups:IP核的文件架构,可以添加或删除文件。比如添加仿真文件、例化文件,说明文件等。我这边保持默认
Customization Parameters:定制化参数。可对参数进行自己的配置,如参数名称啊,类型啊,自定义区间,可选列表等。
点击BPS----edit parameter,对参数进行配置(该参数为串口模块的波特率)
将格式Format改为long类型,再勾上Specify Range,Type改成List of values,再添加3个参数(仅作示范)--4800、9600、115200。再将默认值Default value改为9600。这样就将该参数配置成了可选参数,默认9600,可选值:4800、9600、115200。
再使用同样的方法将参数CLK_FRE(模块时钟频率)改为long类型,默认50000000.
Ports and Interfaces:这里展示了IP的接口,可根据需求添加、删除接口或者总线。
需要说明的是,这里很容易报警告:
这个警告是因为IP核打包器在设计中推断出了时钟端口或是复位端口。例如:如果信号名称包含以下任何一种:[ ]clk,[ ]clkin, [ ]clock[ ], [ ]aclk 或 [ ]aclkin,那么IP打包器就会为将其判断成为时钟接口。被自动判断出的接口,IP打包器会倾向于认为你使用AXI接口来处理这个信号,因为IP打包器工具主要是针对于AXI接口。所以如果你的IP中并不使用AXI总线,这两条警告可以直接忽略,在实际的IP中不会有任何的影响。
Addressing and Memory:地址分配和储存映射。本设计用不到,直接跳过,感兴趣的可以看XILINX的手册UG1118。
Customization GUI:参数设置的GUI界面。可以对以后配置IP核的界面做一个修改。可以看到,红框内的参数都是我设置好的默认值。
Review and Package:IP核总览及生成界面。点击Package IP完成IP打包
IP核成功打包,如下:
打包串口接收模块uart_rx
使用同样的方法把串口接收模块也打包成IP。
调用
接下来分别调用这两个IP核,构成串口接收--发送循回,依次验证IP核打包及调用是否成功。
首先新建一个工程,点击Settings----IP----Repository, 添加IP核所在路径:
点击 create block design,新建一个BD模块,建议名称与项目名称一致。
在BD编辑窗口添加IP,搜uart就出现了我们打包的两个IP核:
分别添加串口发送模块和串口接收模块:
把对外的四个端口(clk,rst,txd,rxd)引出来,右击sys_clk,点击make external ,其他三个端口操作一致;再把对应的线连接,然后点击regenerate layout:
这里我们的 Block Design 就设计完成了,在 Diagram 窗口空白处右击,然后选择“Validate Design” 验证设计。验证完成后弹出对话框提示“Validation Successful”表明设计无误,点击“OK”确认。最后按 快捷键“Ctrl+S”保存设计。
接下来在 Source 窗口中右键点击 Block Design 设计文件“system.bd”,然后依次执行“Generate Output Products”和“Create HDL Wrapper”。
然后添加管脚约束,生成bit流文件。
测试
下载bit流文件,使用串口调试助手发送一包数据给FPGA,理论上FPGA马上回相同的信息给串口调试助手(此时串口波特率9600):
返回设计阶段,点击IP核框图,将波特率改为115200,如下:
重新生成并下载bit流文件,使用串口调试助手发送一包数据给FPGA,理论上FPGA马上回相同的信息给串口调试助手(此时串口波特率115200):
参考资料:
UG1118----Creating and Packaging Custom IP
米联客----XILINX 7 系列 FPGA 基础入门
审核编辑:符乾江
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