参考Diamond安装及配置安装好Diamond,如果遇到问题可以先看看Diamond安装常见问题解答。现在我们就可以使用Diamond软件开始FPGA的设计了,整个设计流程参照下图。 Diamond软件设计流程

采用Diamond设计FPGA逻辑的基本流程

==== 1 运行第一个例程 ====

下面我们可以开始可编程逻辑的开发,我们以控制LED交替闪烁为例,完成自己的第一个程序:

  1. 双击运行Diamond软件,首先新建工程:选择File →New →Project →Next
  2. 工程命名:我们将新工程命名为LEDshining,工程目录F:/LEDshining,然后点击Next
  3. 添加相关设计文件或约束文件(如果已经有设计文件和约束文件,我们可以选择添加进工程):这里我们新建工程,没有相关文件,不需添加,直接Next
  4. 器件选择:按照Step FPGA开发板器件LCMXO2-4000HC-4MG132C配置,Next(器件型号必须确认正确,否则在管脚设置时会报错)
  5. 选择综合工具:Synplify Pro(第三方)和Lattice LSE(原厂)都可以,我们就使用Lattice LSE,直接Next
  6. 工程信息确认:上面选择的所有信息都在这里,确认没有问题,直接Finish
  7. 工程已经建好,我们下面添加设计文件, 选择File →New →File
  8. 选择Verilog Files(选择自己使用的硬件描述语言),Name填写LEDshining,然后点击New,这样我们就创建了一个新的设计文件LEDshining.v,然后我们就可以在设计文件中进行编程了
  9. 程序源码已经准备好,如下,将代码复制到设计文件LED_shining.v中,并保存。
module LED_shining (
    input clk,      //clk = 12mhz
    input rst_n,    //rst_n, active low
    output led1,    //led1 output
    output led2     //led2 output
);
 
parameter CNT_1S = 12_000_000 - 1;  //time 1S
parameter CNT_05S = CNT_1S >> 1;    //time 0.5S
 
reg [23:0] cnt;
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if (!rst_n) cnt <= 1'b0;
    else if (cnt >= CNT_1S) cnt <= 1'b0;
    else cnt <= cnt + 1'b1;
end
 
wire clk_div = (cnt>CNT_05S)? 1'b1 : 1'b0;
 
assign led1 = clk_div;
assign led2 = ~clk_div;
 
endmodule
  1. 程序编写完成,需要综合,在软件左侧Process栏,选择Process,双击Synthesis Design,对设计进行综合,综合完成后Synthesis Design显示绿色对勾(如果显示红色叉号,说明代码有问题,根据提示修改代码),如图
  2. 通过综合工具,我们的代码就被综合成了电路,生成的具体电路,我们可以通过选择Tools → Netlist Analyzer查看(仅限Lattice的综合工具,第三方综合工具无法查看),如图netlist_analyzer
  3. 综合生成电路后,分配管脚,选择Tools → Spreadsheet View,按照下图分配FPGA管脚,然后设置IO_TYPE为LVCMOS33,保存,界面如下
  4. 在软件左侧Process栏,选择Process,勾选所有选项,直接双击Export Files,所有布局布线输出依次完成,结束后,所有选项显示绿色对勾。

到这里完成了第一个程序流文件的生成,下面可以下载到FPGA中。

==== 2 工程仿真====

上面我们走了整个工程开发的过程,例程较为简单,对于复杂的工程开发需要预仿真和后仿真等,保证最终的程序设计逻辑和时序符合我们的设计要求。 仿真软件很多,这里我们使用软件自带的Modelsim软件进行功能仿真:

  1. 首先我们添加testbench文件,和前面添加设计文件一样,File →New→File →Verilog Files,Name填写,然后New,
  2. 测试源码如下,复制到LEDshiningtb.v文件并保存。为了方便仿真,我们在LEDshiningtb.v调用LEDshining模块时将CNT1S重新赋值为19:
`timescale 1ns / 100ps
module LED_shining_tb;
 
parameter CLK_PERIOD = 10; 
 
reg clk;
initial clk = 1'b0;
always #(CLK_PERIOD/2) clk = ~clk;
 
reg rst_n;  //active low
initial begin
    rst_n = 1'b0;
    #20;
    rst_n = 1'b1;
end
 
wire led1,led2;
LED_shining #(.CNT_1S ( 19 )) u_LED_shining (
    .clk                     ( clk     ),
    .rst_n                   ( rst_n   ),
 
    .led1                    ( led1    ),
    .led2                    ( led2    )
);
 
endmodule
  1. 然后在软件左侧Process栏,选择File List,找到LEDshiningtb.v(必须保存过),点击右键,选择Include for →Simulation
  2. 准备工作完成,我们选择Tools →SimulationWizard →Next,
  3. 5) 建立仿真工程,Lattice Diamond 3.12版本软件自带ModelSim仿真工具,直接调用ModelSim(默认),工程名称:LEDshiningtb,工程路径默认即可:然后点击Next,
  4. 选择RTL,然后Next
  5. 勾选Copy Source toSimulation Directory,然后Next
  6. 点击Next
  7. 点击Finish,等待仿真软件的自动运行
  8. ModelSim软件启动,可以直接查看testbench文件中变量的时序变化,想要看LEDshining模块中的变量的时序,可以通过下图中的步骤添加信号至WAVE窗口。 - 在WAVE窗口仿真相应的时间长度,观察信号的时序 ==== 3 下载程序到FPGA ==== —— STEP MXO2 V2的编程芯片已经集成到小脚丫开发板上,因此只需要一根Micro USB线和电脑相连,就可以完成供电和编程的功能,驱动安装好以后就可以开始编译下载程序了。 将编译完成的程序下载到开发板: - 将开发板、下载器和电脑连接,如图 - 选择Tools →Programmer,选择下载器HW-USBN-2B(FTDI),然后点击OK, - 进入Programmer界面 - 在Programmer界面,点击右侧Detect Cable,自动检测Cable 显示HW-USBN-2B(FTDI),然后点击下图中Program - 显示PASS,加载完成,观察StepFPGA的LED交替闪烁,成功了。 ====4 STEP MXO2入门教程==== —— 到这里我们了解了用Diamond软件进行开发的完整流程。接下来我们开始STEP-MXO2入门教程一步一步进入可编程逻辑设计。