Nexys4 DDR 开发板程序下载与固化【FPGA】

Nexys4 DDR开发板

Nexys4 DDR开发板，使用的是 XC7A100T-1CSG324C FPGA芯片，当然还有一堆外设，使用Vivado软件开发。
拿到板子，最先关注的就是供电方式：Nexys4开发板可以通过上图箭头2指着的USB口或者箭头24指着的DC口进行供电，当然还需要通过跳线帽JP3(箭头1)来选择你使用的供电方式。
上好电后，电源灯正常亮起(就是在箭头23电源开关正下方那颗红色的灯)，那么就开始关注如何给开发板下载程序了。

下载程序

下载方式

Nexys4开发板只需要一根数据线配合Vivado就可以完成下载功能了，不需要使用JTAG下载器。将Nexys4用USB线和电脑连接起来，供电还是将JP3跳线帽设置到USB供电，上电同时还能下载代码。
而在官方指导手册：“你的Nexys 4 DDR第一个入门实验”文档中，有这么一句话：

“以及通过JP1跳线正确的配置了JTAG下载方式”，经过实测，这里无论JP1怎么接，都不影响下载功能。

下载程序的具体步骤流程

下载程序的具体步骤流程，包括：工程创建、FPGA型号选择、设计文件和约束文件编写、综合实现、下载等一系列流程都在官方指导手册：“你的Nexys 4 DDR第一个入门实验”文档中讲的很详细了(官方肯定写得比我详细，文档还是全中文)，强烈建议跟着一步一步走。

打驱动

不过，即使文档再详细，但下载时无法连接识别到板子那还是白搭(我就碰上了/微笑/)。
这种情况一般都是USB驱动没有安装，或者是安装失败(板子坏了也是可能的)。打开文件管理器，找到Vivado的安装路径，找到一个digilent的文件夹。
例：F:\Xilinx\Vivado\2020.2\data\xicom\cable_drivers\nt64\digilent 然后双击安装，便可以把驱动装上了。如果安装过程中报错(我也碰上了)，那么可以去到我的电脑->管理->设备管理器中，在板子连接到电脑且上电时，找到这几个设备

然后尝试更新他们的驱动。
如果还是无法连接，参考：Digilent Basys2开发板驱动安装失败

固化程序

由于FPGA的特性，上一步中下载的程序实际上是掉电后就被清除了的。每次重新上电后，Nexys4开发板会从设置好的编程模式对自己重新烧写，该编程模式由JP1与JP2跳线帽设置(如图)。

一般使用图中第一种编程方式来启动FPGA，即将写好的程序转换为位流文件下载到FLASH中，而后在FPGA重新上电时，自动配置FPGA。

固化程序的具体步骤流程

SPI设置

1、点击进入Implemented Design；
2、在顶层Tools选项卡里找到Edit Device Properties(不做第一步找不着这个选项哈)，然后点开；

3、在Configuration选项卡中找到这两个，改好。其中这里的Bus width指的是SPI的总线宽度，说明文档中是说 “The Nexys4 DDR supports x1, x2, and x4 bus widths and data rates of up to 50 MHz for Quad-SPI programming.” 即其支持x1、x2、x4三种总线宽度，不过我使用的是x4，另外两个并没有验证过。

生成配置文件

4、点击 Generate Bitstream 生成 .bit 文件，弹出来的确认选项点OK就好，然后等待完成弹窗；

5、选择 Open Hardware Manager ，当然你在左边的选项卡打开也是可以的；

6、和下载程序的时候一样，将板子连接电脑后上电，选择 Auto Connect 。

7、连接完成后，左下角的 Add Configuration Memory Device 就变成可选了，点击然后选择需要固化的芯片打开配置页面。

8、搜索 “S25FL128S” ，选择第一个；

9、在顶层Tools选项卡里找到 Generate Memory Configuration File ，然后点开；

10、如图；

下载配置文件

11、选中刚刚添加的器件右键，然后选择 Program Configuration Memory Device ；

12、如图，然后就是等待完成；

13、如图操作，等到 DONE 灯亮，表示FPGA已经配置完成，就可以验证固化进去的程序了。这个时候，因为固化已经完成，所以将板子重新上电，也可以运行固化的程序，不会掉电丢失了。