Creado por:

Lorena Zambrano Torres

Juan José Salamanca

Con la colaboración de:

Prof. Marta Pérez

Estructura del módulo

Módulo de FPGA

FPGA, SPARTAN 3

XC3S200

Memoria Flash para

almacenamiento del programa

Jumper de configuración del FPGA y la PROM

Conector VGA

Conector Serial (RS 232)

MAX 232, Corrector de

NivelPuerto

secundario RS232 Conector

PS2

4 Display 7 Segmentos

8 Switchs

8 Leds

4 Pulsadores

Base para un Cristal Oscilador

Auxiliar

Jumpers de Configuración

Pulsador de reconfiguración, o

carga el programa de la FLASH al FPGA

Led que indica que el FPGA esta

configurado

Conector de Expansión

Conector de Expansión

Conector de Expansión Cable de

conexión con la PC Cable de

conexión con la PC

Cable de Alimentación

Led de encendido

Memorias SRAM

Cristal Oscilador de

50Mhz

Reguladores de Voltaje

Módulo de FPGA

Bits compartidos de los Displays

Display 7 Segmentos

Bit de selección de Display

Para encender un Display primero se colocan los datos compartidos (que

configura los 7 segmentos) y luego se coloca el bit del display seleccionado

Tabla de Pines

Las tablas indican cual es el PIN del FPGA que esta

conectado a un LED, SWITCH o PULSADOR

Esta información también se encuentra escrita en el BOARD.

Ejemplo

Sumador CompletoS=(A B) Ci

Cout=(A B)·Ci + A·B

Ejemplo

Al abrir el ISE seleccionar FILE / New

Project…

Con esto se genera un Nuevo Proyecto

Project Wizard

Colocar el Nombre del

Proyecto Directorio del Proyecto. Siempre

seleccionar C:\Temp\ en la universidad

El mayor nivel de programación que tendrá el proyecto. Puede ser HDL o

ESQUEMATICO. Este último será el utilizado

en el curso.

Project WizardDebe seleccionarse esta

configuración para el módulo que se tiene y

luego pulsar Next>

Project WizardCrear Nuevas

Fuentes, se deja en blanco y se pulsa

Next>

Project WizardAgregar Fuentes

Existentes, se deja en blanco y se presiona

Next>

Project Wizard

Se abrirá el Resumen de la configuración. Pulsar Finish

Ventana Principal Aparece luego esta ventana que

contiene los Archivos del

Proyecto

Vista del Proyecto

Procesos

Crear el Esquemático

Hacer doble click en Crear nueva

Fuente

Seleccionar el Tipo de Fuente Esquemático

Colocar el Nombre de la fuente

Presionar NEXT hasta que aparezca

el SUMARIO

Crear el Esquemático

Aparece un nuevo Esquemático Es un archivo dentro del

proyecto

Sumario del nuevo archivo

Esquemático

Hacer Doble CLICK sobre el Archivo

Aparece el Esquemático en

blanco

Librería de Componentes

Mover la flecha de esta barra hasta poder

seleccionar Símbolos

Saldrá la Librería de Símbolos

Librería de Componentes

En el Nombre del Archivo colocar XOR2. Esto buscará

un XOR de 2 entradas, el número final indica el número de entradas

Se presiona sobre el símbolo encontrado y se arrastra hacia la plantilla

en blanco

Saldrá un símbolo de XOR y para

ubicarlo se hace Click

Sumador Completo

Se pulsa ZOOM IN para ver mejor el esquemático.

Se busca otro XOR de 2 entradas

Sumador Completo

Para conectar una entrada con una salida, primero se

selecciona la herramienta de conexión ó se presiona

CTRL+W

Se presiona en uno de los extremos que se

desea conectar y luego en el otro lugar.

Sumador Completo

Para conectar una entrada es necesario SIEMPRE colocar un BUFFER de entrada, estos se

llaman IBUF.

Sumador Completo

Para conectar una salida es necesario SIEMPRE colocar un

BUFFER de salida, estos se llaman OBUF.

Sumador Completo

Se procede a conectar los BUFFERS y los XOR de la manera como se ilustra.

Para indicarle los pines de entrada es necesario buscar los

I/O MARKER y presionar sobre los pines que serán entradas (las

entradas de los IBUF) y sobre los pines que serán salidas (las

salidas de los OBUF)

Sumador Completo

Los MARKER saldrán al darle CLICK en una entrada o Salida, sus nombres por defecto son

XLXN_#. El MARKER sabe automáticamente que se trata de

una Entrada o de una Salida

Sumador Completo

De igual manera se procede a hacer lo mismo con las 3 entradas y la

salida

Sumador Completo

Haciendo Doble CLICK sobre el MARKER es posible cambiarle el nombre. Se

colocará A, B y Ci

Sumador Completo

A la salida se le coloca el nombre de S

Sumador Completo

Se buscan AND2 y se colocan 2 de ellos

Sumador Completo

Se buscan OR2 y se coloca uno solo

Sumador Completo

Se conectan de manera de obtener el CarryOut del sumador, como se decribe

en la ecuación

Sumador Completo

Se cambia la vista a SOURCES para ver nuevamente los archivos de proyecto

Configuración de PINES

Agregar una nueva

Fuente

El tipo de fuente es Implementation Constraints File, esto nos permitirá configurar los pines. Colocar el

nombre deseado y seleccionar el directorio

Configuración de PINESEl archivo de los pines está asociado en

este caso al archivo esquemático que creamos anteriormente. Cada configuración de pines debe estar asociado a un archivo

Esquemático o VHDL

Configuración de PINES

Aparecerá luego el resumen del archivo. Seleccionar Finish

Configuración de PINES

El nuevo archivo forma parte de Esquemático

Configuración de PINES

Dentro de los procesos del archivo PINES.UCF se puede ver que hay la opción de Asignar los Pines (Assign Package Pins) al desplegar el menú User Constraints. Se

presiona doble click en esa opción.

Configuración de PINES

Aparecerán las Entradas y Salidas encontradas en el programa (Markers

Colocados)

Se cambia la vista a Package View

Configuración de PINESAparece la Matriz de los pines de Salida y entrada

Configuración de PINES

Se coloca en LOC el PIN del FPGA que

corresponde a los SWITCHES 0, 1 y 2 y las salidas, los LEDs 0 y 7

Los pines seleccionados se colorean en AZUL y el que se esta alterando se

coloca con rayas.

Configuración de PINES

Se cierra esta ventana y al salir hay que guardar los cambios de la configuración

Simulación

Simulación

Cambiar el Sources For de Synthesis / Implementation a Behavioral Simulation

Simulación

Se selecciona Create a New Source y luego Test Bench WaveForm, y se coloca

el nombre y la ubicación del archivo

Simulación

El Test Bench WaveForm debe estar asociado a un Esquemático o VHDL. Se selecciona next>

Simulación

Aparecerá el Resumen. Seleccionar Finish si toso está correcto

Simulación

Aparecerá la Pantalla de configuración de la simulación.

Simulación

El circuito a simular es Combinacional por lo que no utiliza reloj. Configurar la ventana como aparece a continuación

Simulación

Aparece la Ventana de configuración de entradas

Simulación

Con un click en los recuadros verdes es posible indicar los flancos de bajada y de subida

de las entradas

Simulación

En los procesos se selecciona Generate Expected Simulation Results

Simulación

Presionar SI para reemplazar los valores de las salidas con los esperados

Simulación

Se observan las entradas y las salidas correspondientes

Programación del módulo

Programación

En los procesos del Archivo Esquemático se encuentra la opción de Genarate Programming File, dentro de ésta, se

encuentra Generate PROM, ACE, or JTAG File. Se presiona doble click en esta última y se espera a que abra

una nueva ventana.

Programación

Se selecciona Prepare a PROM File

Programación

Se procede a configurar el archivo, colocando el Target (Xilinx PROM), el

nombre y el formato del archivo.

Programación

Se escoge la memoria FLASH que tiene el módulo XCF02S

Programación

Se presiona ADD y luego Next>

Programación

Aparece el Resumen de la configuración. Pulsar Finish

Programación

Presionar OK para agregar un nuevo dispositivo.

Programación

Buscar el Archivo *.bit que tendrá el mismo nombre del archivo esquemático.

Programación

Se presiona NO a la opción de agregar otro dispositivo.

Programación

Presionar OK para terminar la carga del archivo *.bit

Programación

Hacer doble click en Generate File, para generar el Archivo que va ir a la PROM

Programación

Debe aparecer el mensaje de que el Archivo fue generado sin problemas

Programación

Hacer doble click en Boundary Scan

Programación

Aparecerá la pantalla para generar la cadena de Archivos de programación.

Programación

Se inicializa la cadena haciendo click sobre ella o con el botón derecho sobre

la pantalla en blanco

Programación

Al inicializar la cadena busca los archivos a grabar en el Módulo. Primero el *.bit relacionado con el esquemático

Programación

Aparecerá un WARNING del Software. Presionar OK para continuar.

Programación

Se seleciona el archivo *.MCS (de la PROM) generado anteriormente

Programación

Con el botón derecho se selecciona la opción de Program

Programación

Presionar APPLY y OK. Asegurarse antes de que esté conectado y

alimentado el FPGA antes de darle OK

Programación

Aparecerá esta ventana que indica que se está realizando el

Proceso de programación