FPGA实验培训讲义
利用RCII-SP3S400开发板做FPGA实验，应具备一些条件： 1、 应用此开发板应该具备的基础知识
1）HDL相关知识：
FPGA的设计与应用涉及到软件和硬件相关的知识，要求学员具备了一定的Verilog 或VHDL 基础。如果没有这方面的基础，可以利用课余时间把相关内容补上。
2）电路相关知识：
由于用FPGA开发板做实验，可能要涉及到硬件的测试等，这要求学员对开发板的整个结构和原理图要有个充分的了解，有利于硬件的调试和测试。
3）接口协议
该开发板提供了相关标准接口，如串口、LCD、USB 等，如果要用这些接口，希望对大家能对这些接口协议有了基本的了解，有助于相关实验的进行。
4）FPGA知识
对FPGA的内部结构和相关资源的了解，能充分利用FPGA的资源，可加速实验的进展。所以建议学员对FPGA的基本结构和性能有个大体了解。 2、使用开发板前的准备工作：
1）设计软件的安装
使用此开发板前，首先确保已安装了相关的设计软件，在开发包中提供现在主流的一些设计软件，包括：ISE12.2、ModelSim、Synplify，ChipScope 和Xilinx EDK，其中ISE12.2为Xilinx 公司专门用于FPGA 开发的工具，ModelSim 和Synplify是目前应用比较广泛的仿真工具和综合工具，ChipScopePro 是一个功能很强大的在线逻辑分析工具，在FPGA 的调试阶段很有用，如果没有安装这些软件，请先安装上述软件。建议先装ISE，再装其它的辅助工具。
2）熟悉开发板的硬件环境
参照提供的原理图，对照开发板，了解一下FPGA外围器件和接口的配置，对电路板的整体情况有个了解，便于以后的开发。特别是FPGA的供电电路以及FLASH的配置方法，有助于以后做相关FPGA的开发。
3）利用本开发板进行FPGA实验的安排
利用本开发板的实验分为四个节点，不同的节点侧重点不同，学习的内容和深度也有所不同。下面给出学习建议：
第一节点为基本实验。通过这部分实验，希望学员能够掌握FPGA开发的一个基本的流程，从设计到验证再到最后的实现，主要是熟悉Xilinx FPGA设计工具ISE的使用。通过Verilog 或VHDL源代码的输入，设计译码器逻辑功能，熟悉FPGA的基本设计流程。
第二节点为存储器IP实验，通过这部分实验，了解如何利用FPGA内部的BlockRAM资
源和FPGA外围电路中经常用到的几种存储器SRAM、SDRAM、FIFO和FLASH，掌握利用开发工具所提供的存储器IP核来实现存储器的设计和使用。
第三节点为设计实验，在第一节点和第二节点的基础上，利用Verilog 或VHDL适合分层设计的思想，通过采用存储器IP核和相关逻辑实现FIFO功能，学习如何利用FPGA来实现比较复杂器件功能。
第四节点为接口设计实验，这一部分内容有一定的难度，是前几部分的综合运用。首先在FPGA内实现一个FIFO；再在FPGA内设计一个接口逻辑电路可实现ARM对FIFO读写操作，通过编写ARM程序实现对FIFO的读写。
通过这几个节点的实验，使得大家对FPGA的设计有个比较全面的了解，从简单到复杂，由浅入深，能够自己独立的完成设计。FPGA的学习涉及很多内容，不是一朝一夕就能精通的，需要付出艰辛的努力，希望这套开发系统能够让给您有一个好的开始，为您未来的学习打下比较坚实的基础。
请记住下面的一些经验：
? 要开发FPGA，不仅需要熟练掌握verilog HDL语言，还需要了解FPGA芯片结构、
专用模块和其底层内嵌单元（全局时钟网络、DLL模块、DCM模块、内嵌的块存储单元、硬核乘法器、高速收发器和嵌入式处理器等）的使用方法。
? 实用的FPGA设计方法把verilog HDL看成是一种胶合物，将芯片特有的组件融合
其中，只有这样才能进行高效的开发，达到事半功倍的效果。
? 面向硬件的设计思维就是指将具体功能形成硬件的RTL级模型，选择具体的物理
电路来实现，再用具体合适的语言去描述，而不是凭空写verilog 代码。 ? 并不是所有用verilog HDL语言写的程序都是硬件可综合的。
? 用verilog HDL语言来编程必须采用良好的代码风格；不仅在于了解verilog HD的
语法和语句，更多的要积累实践经验，一定要注意调试过程中对相关问题和结论进行积累，才能逐步形成优秀的代码设计风格。
? 充分合理地利用约束文件。FPGA的可编程特性使PCB设计、加工和FPGA设计
可同时进行，不必等到FPGA管脚位置完全确定后再进行，节省系统开发时间。 ? 在高速FPGA设计开发时，一定要重视时序！ 4、 使用开发板的注意事项
使用此开发板需要注意以下几个问题： ?1）供电问题。
开发系统为开发板提供了一个5V的电源，请勿使用其他电源，以免电压不符导致开发板损坏。另外，在开发板电源边上有一个开关，用户可以不必每次插拔电源，只需用此开关来控制即可。
2）请不要在上电时插拔各种接口，如JTAG、串口、VGA口、USB等 3）带电测量时千万要小心不要引起电路短路
实验一、ISE安装和开发流程
一、了解ISE软件的功能和组成
Xilinx公司的ISE软件是一套以开发Xilinx公司的FPGA&CPLD的集成开发软件，它能够给用户提供一个从设计输入到综合、布线、仿真、下载的全套解决方案，其工作流程无需借助任何第三方EDA软件，但其也可以很方便地与其他EDA工具接口。 设计输入：HDL代码输入、原理图编辑输入、IP core输入、State CAD状态机编辑输入和约束文件输入。 综合：Xilinx自身提供的综合工具XST，可以与Mentor Graphic公司的LeonardoSpectrum和Synplicity公司的Synplify无缝链接。
仿真：ISE自带一个具有图形化波形编辑功能的仿真工具HDL Bencher，同时提供使用Mentor Graphic公司的ModelSim进行仿真的接口。
实现：包括翻译、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功能。 下载：BitGen将布局布线后的设计文件转换为位流文件；iMPACT进行设备配置和通信，控制将程序烧写到FPGA芯片或PROM芯片中去。
二、安装ISE软件和FPGA开发环境建立 1. ISE 12.2的安装
1）、选择安装文件下的 xsetup.exe，连续next or accept。
2）、选择ISE Design Suite: System Edition，next，wait……
3）、与matlab2010进行关联，点击ok。ISE 12.2只能与MATLAB2010相关联，如未安装MATLAB2010，则不会提示。可以选择choose later。
4）、 license安装。选择Locate Existing License(s)。
5）、点击Copy license…. ，选择文件路径，在安装目录下的:license12x.lic
6）、至此，ISE安装完成，将下载器通过USB接口连接至PC机，即可自动完成下载器的驱动安装
7)、ISE 12.2组件在开始——程序——Xilinx ISE Design Suite 12.2。
2. FPGA开发环境的建立
2.1 开机操作
FPGA可编程逻辑器件系统实验以FPGA实验箱为基础，主要需要以下组件及配件： ? FPGA实验板
? JTAG下载器（含JTAG 10芯连接线，USB接口线）