VIVADO 工具与 Verilog 语言的使用_vivado 工具与 verilog 语言的使用实验报告

一、实验目的和要求

熟悉 Vivado 的开发环境及开发流程，掌握 Vivado 中 Verilog HDL 文本输入设计方法， 包括仿真、综合、实现与下载。熟悉 Minisys 开发板的功能和使用方法。

二、实验内容和原理

以一个简单的 24 位拨码开关的读和 24 位 LED 灯的输出电路为例，利用 Verilog HDL 语言，在 Vivado 中创建简单的 24 位拨码开关的输入和 24 位 LED 灯的输出电路会将设计下载到 Minisys 实验平台。

三、主要仪器设备

个人电脑：Huawei Matebook 14 Windows 11 家庭中文版
类型：64位
处理器：Intel® Core™ i5-10210U CPU @ 1.60GHz 2.11 GHz
内存：16GB

四、操作方法与实验步骤

1. 拨码开关与LED灯

1.1 创建新项目

1. 打开vivado并且点击Create Project创建一个新项目，在弹出的窗口中点击next 图 1-1 New Project

2. 按照图示填好项目的名称和项目的路径，点击创建，最后，项目将会被创建在D:/vivado_pro/Ex_1的位置。3. 选择RTL Project 图 1-3 项目类型

3. 我们暂时还不添加源文件和约束文件，所以接下来的两步都直接点Next
   因为不需要增加源文件，所以 Add source 窗口点击 Next（但 Target Language 选择 Verilog）。
   不增加 IP 核，所以 Add ExistingIP 窗口点击 Next。
   不增加约束文件，所以 Add Constraints 窗口点击 Next。 按图 1-4 选择器件为 xc7a100tfgg484-1。点击 Next。5. 选择的芯片型号是xc7a100tfgg484-1，之后点next6. 点击Finish完成项目的创建图 1-6 新项目概览

1.2 添加源代码
4. 选择Add sources添加源代码图 1-7 创建新项目后的界面 图 1-8 添加源程序对话框
5. 选择create file，表示我们要给项目创建新文件 图 1-9 Create Souese File 对话框

6. 点击Finish完成文件的创建 图 1-10 创建设计文件后的添加或创建设计文件对话框 图 1-11 Define Module 对话框
7. 这里就可以看到我们创建的文件已经出现在项目文件夹中了 图 1-12 打开 Ex_1.v
8. 双击文件打开并编辑以下内容

 	`timescale 1ns / 1ps

module Ex_1(
    input [23:0] sw,
    output [23:0] led
    );
    assign led = sw;
endmodule
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![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/902c229955404dd58cceabe385bc4d71.png) 	图 1-13 编辑 Ex_1.v
1

1.3 仿真
9. 点击Add sources。本次我们要添加仿真文件，因此本次我们选择simulation sources，再点击next 图 1-14 添加仿真源程序
2. 创建一个名为Ex_1_sim的仿真文件
1-15 增加仿真源程序第二步-、Add Sources 对话框
在创建文件的窗口如图 1-15 那样设置仿真源文件的文件名为 Ex_1_sim，并点击 OK。
图 1-16 设置仿真源文件文件名
3. 编辑Ex_1_sim.v文件为如下内容：

 	`timescale 1ns / 1ps 
 
module Ex_1_sim( 
 
    ); 
     
    // input 
    reg [23:0] sw = 24'h000000; 
    // output 
    wire [23:0] led; 
    // instantiate the Unit under test 
    Ex_1 uut( 
        .sw(sw), 
        .led(led) 
    ); 
     
    always #10 sw = sw + 1; 
     
endmodule

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图 1-17 项目中的仿真源文件

4. 从这里可以看到我们的文件已经添加成功了
   图 1-18 编辑完 Ex_1_sim.v 后的项目文件层次

5. 点击图示内容开始运行仿真

图 1-19 点击 Run Simulation

6. 得到仿真波形图

图 1-20 仿真波形图
从图上我们可以明显地看到，每隔 10n，输入数据 SW 加 1，输出数据 led 紧跟着变化
1.4 综合

1. 按照下图的选项进行综合
   图 1-21 Run Synthesis_1
   图 1-22 Run Synthesis_2
2. 出现图示窗口表示综合已经完成
   图 1-23 综合以后的窗口_1
   由于我们还没有进行管脚分配，所以按照图 1-23 的选择，点击 OK，对设计进行管脚分 配，如果已经管脚分配过了，那么图 1-23 中选择 Run Implementation 来运行实现。
   图 1-24 综合以后的窗口_2
   按照图 1-24 的选择，点击 OK 或在 Project Manager 中点击 Open Synthesized Design。有 一个滚动条说明进度。滚动条结束后，选择菜单 Layout->I/O Planning。出现如图 1-25 所示 的管脚分配表。
   1.5. 管脚分配
   按照图 1-24 的选择，点击 OK 或在 Project Manager 中点击 Open Synthesized Design。有 一个滚动条说明进度。滚动条结束后，选择菜单 Layout->I/O Planning。出现如图 1-25 所示 的管脚分配表。
   图 1-25 管脚分配表

现将 I/O Std 这一列全部改成 LVCMOS33。然后根据表 2-1，点击 site 对每个管脚进行 分配。

管脚分配好后，如图 1-26 所示。
图 1-26 管脚分配后
按 Ctrl+S，出现如图 1-27 所示的窗口，点击 OK。
图 1-27 保存管脚分配设置
在出现的如图 1-28 所示的窗口中填写约束文件名为 led_lights

图 1-28 命名约束文件
点击 OK。然后选择 File->Close Synthesized Design 关闭综合设计窗口。
图 1-29关闭综合设计窗口
1.6.实现
点击工具条中的 按钮或者在Project Manager中点击Run Implementation来对设计进 行实现。 实现完后出现图 1-30 的窗口。
图 1-30 实现后的窗口
1.7. 产生比特流文件并下载
按照图 1-30 的设置点击 OK，或者在 Project Manager 中点击 Generate Bitstream 或者工 具条上的 按钮。比特流生成后会出现图 1-31 所示的对话框图 1-31 比特流生成完成
用 USB 下载线将 Minisys 板的 PROG UART 与 PC 机的 USB 相连，打开 Minisys 板的 电源。按照图 1-31所示选中 Open Hardware Manager。点击 OK。（在 Project Manager 中点 击 Hardware Manager）。出现图 1-32 所示的界面。
图 1-32 Hardware Manager
点击 Open target->Open new target。在弹出的窗口中点击 Next，再次点击 Next。此时出 现图 1-33 所示的滚动条。图 1-33 寻找硬件

硬件连接上后，会出现图 1-34 所示界面。
图 1-34 找到硬件
所列的正是我们接到 PC 上的板子的主芯片。点击 Next，然后点击 Finish。
出现如图 1-35 所示界面。图 1-35 连接上硬件后
点击 Program devices->xc7a100t_0。出现的 Program Device 窗口（如图 1-36）中点击 Program图 1-36 Program Device 窗口
出现如图 1-37 所示的正在下载的进度条。