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第4章ISE开发环境使用指南第1节ISE套件的介绍与安装4.1.1ISE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（IntellectualProperty）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ISE9.1i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65nmFPGA）；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。FoundationSeriesISE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。4.1.2ISE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（TheISETextEditor），用于原理图编辑的工具ECS（TheEngineeringCaptureSystem），用于生成IPCore的CoreGenerator，用于状态机设计的StateCAD以及用于约束文件编辑的ConstraintEditor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MentorGraphics公司的LeonardoSpectrum和Synplicity公司的Synplify，实现无缝链接。仿真：ISE本身自带了一个具有图形化波形编辑功能的仿真工具HDLBencher，同时又提供了使用ModelTech公司的Modelsim进行仿真的接口。实现：此功能包括了翻译、映射、布局布线等，还具备时序分析、管脚指定以及增量设计等高级功能。下载：下载功能包括了BitGen，用于将布局布线后的设计文件转换为位流文件，还包括了ImPACT，功能是进行设备配置和通信，控制将程序烧写到FPGA芯片中去。使用ISE进行FPGA设计的各个过程可能涉及到的设计工具如表4-1所示。表4-1ISE设计工具表4.1.3ISE软件的安装E9.1软件安装的基本硬件要求如下：CPU在PIII以上，内存大于256M，硬盘大于4G的硬件环境安装。为了更好地使用软件，至少需要512M内存，CPU的主频在2GHz以上。本书使用的集成开发环境是ISE9.1，仿真工具是ModelSim6.2b，综合工具为SynplifyPro8.8。其中ISE、ModelSim软件和Synplify软件不同版本之间的差异不是很大，所以操作和设计结果的差别也是很小的。具体安装过程如下：1．光盘放进DVD光驱，等待其自动运行（如果没有自动运行，直接执行光盘目录下的Setup.exe文件程序即可），会弹出图4-1所示的欢迎界面，点击“Next”进入下一页。图4-1ISE安装过程的欢迎界面2．接着进入注册码获取、输入对话框，如图4-2所示。注册码可以通过网站、邮件和传真方式申请注册码。如果已有注册码，输入后单击“Next”按键后继续。图4-2ISE9.1安装程序的注册码输入界面购买了正版软件后，最常用的方法就是通过网站注册获取安装所需的注册码。首先在Xilinx的官方主页上建立自己的帐号，然后点击图4-1中的“Website”按键，登陆帐号，输入CD盒上的产品序列号（序号的格式为：3个字符+9个数字），会自动生成16位的注册码，直接记录下来即可，同时Xilinx网站会将注册码的详细信息发送到帐号所对应的邮箱中。3．下一个对话框是Xilinx软件的授权声明对话框，选中“Iacceptthetermsofthissoftwarelicense”，单击“Next”后进入安装路径选择界面，如图4-3所示。单击“Browse”按键后选择自定义安装路径，单击“Next”按键继续图4-3ISE软件安装路径选择对话框4．接下来的几个对话框分别是选择安装组件选择，如图4-4所示，用户需要选择自己使用的芯片所对应的模块，这样才能在开发中使用这些模块。在计算机硬盘资源不紧张的情况下，通常选择“SelectAll”。图4-4ISE安装组件选择界面5．随后进入设置环境变量页面，保持默认即可。如果环境变量设置错误，则安装后不能正常启动ISE。选择默认选项，安装完成后，在“我的电脑”上单击右键，选择属性环境变量中，可看到名为“Xilinx”的环境变量，其值为安装路径。最后进入安装确认对话框，单击Install按钮，即可按照用户的设置自动安装ISE，如图4-5所示。图4-5ISE安装进程示意图6．安装完成后，会在桌面以及程序菜单中添加ProjectNavigator的快捷方式。双击即可进入ISE集成开发环境。4.1.4ISE软件的基本操作1．ISE用户界面ISE9.1i的界面如图4-6所示，由上到下主要分为标题栏、菜单栏、工具栏、工程管理区、源文件编辑区、过程管理区、信息显示区、状态栏等8部分。图4-6ISE的主界面标题栏：主要显示当前工程的名称和当前打开的文件名称。菜单栏：主要包括文件（File）、编辑（Edit）、视图（View）、工程（Project）、源文件（Source）、操作（Process）、窗口（Window）和帮助（Help）等8个下拉菜单。其使用方法和常用的Windows软件类似。工具栏：主要包含了常用命令的快捷按钮。灵活运用工具栏可以极大地方便用户在ISE中的操作。在工程管理中，此工具栏的运用极为频繁。工程管理区：提供了工程以及其相关文件的显示和管理功能，主要包括源文件视图（SourceView），快照视图（SnapshotView）和库视图（LibraryView）。其中源文件视图比较常用，显示了源文件的层次关系。快照是当前工程的备份，设计人员可以随时备份，也可以将当前工程随时恢复到某个备份状态。快照视图用于查看当前工程的快照。执行快照功能的方法是选择菜单项Project|TakeSnapshot。库视图则显示了工程中用户产生的库的内容。源文件编辑区：源文件编辑区提供了源代码的编辑功能。过程管理区：本窗口显示的内容取决于工程管理区中所选定的文件。相关操作和FPGA设计流程紧密相关，包括设计输入、综合、仿真、实现和生成配置文件等。对某个文件进行了相应的处理后，在处理步骤的前面会出现一个图标来表示该步骤的状态。信息显示区：显示ISE中的处理信息，如操作步骤信息、警告信息和错误信息等。信息显示区的下脚有两个标签，分别对应控制台信息区（Console）和文件查找区（FindinFiles）。如果设计出现了警告和错误，双击信息显示区的警告和错误标志，就能自动切换到源代码出错的地方。状态栏：显示相关命令和操作的信息。2．ISE菜单的基本操作ISE所有的操作都可通过菜单完成，下面简要介绍ISE的菜单命令以及功能。（1）File菜单File菜单的命令包括：NewProject、OpenProject、OpenExamples、CloseProject、SaveProjectAs、New、Open、Save、SaveAs、SaveAll、PrintPreview、Print、RecentFiles、RecentProjects以及Exit等。NewProject命令：用于新建工程，是开始设计的第一步。ISE会为新建的工程创建一个和工程同名的文件夹，专门用于存放工程的所有文件。OpenProject命令：用于打开已有的ISE工程。高版本的ISE可以打开低版本的工程，但需要版本转换，该转换是单向的、不可逆的，因此需要做好版本备份。低版本的ISE不能打开高版本的ISE工程。OpenExamples命令：用于打开ISE提供的各种类型的示例。CloseProject命令：关闭当前工程。如果关闭前未保存文件，ISE会提示用户保存后再退出。SaveProjectAs命令：可将整个工程另存为其他名字的工程，在大型开发中，常使用该命令来完成版本备份。New命令：用于新建源文件，可生成原理图、符号以及文本文件。文本文件另存为时可修改其后缀名，以生成.v或.vhd的源文件。Open命令：用于打开所有Xilinx所支持的文件格式，便于用户查看各类文件资源。Save、SaveAs以及SaveAll命令：分别用于保存当前源文件、另存为当前源文件以及保存所有源文件。用户要在开发当中养成及时保存文件的习惯，避免代码丢失。PrintPreview命令：用于打印预览当前文件，Print用于打印当前文件。RecentFiles命令：用于查看最近打开的文件。RecentProjects命令：用于查看最近打开的工程。Exit命令：用于退出ISE软件。（2）Edit菜单Edit菜单的命令包括：Undo、Redo、Cut、Copy、Paste、Delete、Find、FindNext、FindinFiles、LanguageTemplates、SelectAll、UnselectAll、MessageFilters、ObjectProperties以及Preference等，大多数命令用于源代码开发中。Undo命令：用于撤销当前操作，返回到前一状态。Redo命令：是Undo命令的逆操作，用于恢复被撤销的操作。Cut命令：剪贴选中的代码,快捷键为“CRTL+X”。Copy命令：复制选中的代码,快捷键为“CRTL+C”。Paste命令：粘贴剪贴和复制的代码,快捷键为“CRTL+V”。Delete命令：删除选中的代码。Find命令：查找选中的文字，或寻找在其输入框中输入的内容，快捷键为“CRTL+F”。FindNext命令：寻找下一个要查找的内容，并跳至相应的位置，快捷键为“F3”。LanguageTemplates命令：可打开语言模版，里面有丰富的学习资料，是非常完整的HDL语言帮助手册，其地位类似于VisualC++的MSDN。SelectAll命令：选中所有的代码，其快捷键为“CRTL+A”。UnselectAll命令：撤销已选中的全部代码，是SelectAll的逆操作。MessageFilter命令：过滤消息，只显示用户期望的消息。Preference命令：用于设定ISE的启动参数以及运行参数，有着众多的设置项，最常用的就是第三方EDA软件的关联设置，将在第4.5节详细介绍。（3）View菜单View菜单主要管理ISE软件的视图，不涉及FPGA开发中的任何环节，其中常用的命令有LayoutHorizontally、LayoutVertically以及RestoreDefaultLayout。LayoutHorizontally命令：将水平地排列ISE主界面中过程管理区、过程管理区以及代码编辑区等主要栏目。LayoutVertically命令：将垂直地排列ISE主界面中过程管理区、过程管理区以及代码编辑区等主要栏目。RestoreDefaultLayout命令：将恢复ISE默认的主界面布局。（4）Project菜单Project菜单包含了对工程的各个操作，是设计中最常用的菜单之一，包括NewSource、AddSource、AddCopyofsource、CleanupProjectFiles、TogglePaths、Archive、TakeSnapshot、MakeSnapshotCurrent、ApplyProjectPro