Проектирование на FPGA в Vivado Design Suite #1

Описание курса
Этот курс является вводным тренингом по проектированию в среде Vivado, позволяющим понять маршрут проектирования на FPGA. Он поможет начинающим разработчикам ознакомиться с основами проектирования на FPGA: созданием проекта в Vivado Design Suite с исходными файлами, моделированием, назначением контактов ввода/вывода, наложением базовых временных ограничений, синтезом, реализацией и отладкой проекта и, наконец, созданием и загрузкой файла прошивки в отладочную плату.

Продолжительность
3 дня

Кому будет полезен курс?
Разработчикам цифровой аппаратуры, желающим получить базовые знания по основам разработки на FPGA в среде проектирования Vivado Design Suite.

Что нужно знать заранее?
• Иметь базовые знания по языку VHDL или Verilog
• Иметь опыт разработки цифровых систем

Программное обеспечение
Vivado Design Suite

Аппаратные ресурсы
• Архитектура: UltraScale и 7 серия
• Отладочная плата: Kintex UltraScale FPGA KCU105 или Kintex-7 FPGA KC705

По завершении курса вы будете иметь все необходимые навыки для того чтобы:
• С помощью мастера создания проекта (Project Wizard) уметь разработать Vivado IDE проект
• Описывать поддерживаемые маршруты проектирования Vivado IDE
• Создавать отчеты DRC для обнаружения ошибок на раннем этапе проектирования
• Использовать Vivado IDE I/O Planning для распределения контактов ввода/вывода
• Синтезировать и реализовать HDL проект
• Учитывать временные ограничения, накладываемые на тактовый сигнал и контакты ввода/вывода и выполнять временной статический анализ
• Уметь описать процесс "baselining", необходимый для достижения требуемых параметров быстродействия
• Использовать схемотехнический и иерархический средства просмотра для анализа проекта
• Применять логический анализатор Vivado и маршруты отладки для доработки проекта

Структура курса

День 1
• Введение в архитектуру FPGA, 3D IC, SoC - Введение в архитектуру FPGA, технологию SSI, и архитектуру SoC (Лекция)
• Введение в методологию проектирования UltraFast - Методические рекомендации и контрольный лист UltraFast (Лекция, Демонстрация)
• Введение в маршруты проектирования Vivado – Введение в проектный и непроектный режимы (Лекция)
• Маршрут проектирования в Vivado Designe Suit в проектном режиме – создание проекта, добавление файлов в проект, обзор графического интерфейса Vivado IDE, моделирование проекта (Лекция, Лабораторная работа)
• Введение в правила описания цифровых схем – рассматриваются базовые методические рекомендации по созданию цифровых схем в FPGA (Лекция)
• Синтез и реализация – задание временных ограничений в соответствии со сценарием проекта, синтез и реализация. Необязательная опция: Генерация bit-файла и его загрузка в отладочную плату (Лекция, Лабораторная работа)
• Введение в конфигурирование FPGA – Описание процесса конфигурирования FPGA
• Правила проверки в Vivado корректности проекта – запуск отчета DRC до синтеза для выявления ошибок в проекте на ранней стадии. Устранение нарушений DRC (Лабораторная работа)
• Мастер задания временных ограничений – использование мастера задания временных ограничений для определения недостающих временных ограничений в проекте (Лекция, Лабораторная работа)

День 2
• Редактор временных ограничений – введение в редактор временных ограничений (Лабораторная работа)
• Отчет по тактовым цепям – использование отчета report_clock_networks для просмотра первичных и сгенерированных тактовых сигналов (Лекция, Демонстрация)
• Ограничения по тактовым сигналам (основные сведения) – задание ограничений для тактовых сигналов и выполнение временного статического анализа (Лекция, Лабораторная работа, Демонстрация)
• Распределение контактов ввода/вывода в Vivado Design Suite – использование инструмента I/O Planning для привязки портов ввода/вывода к контактам микросхемы и определения электрических параметров (Лекция, Лабораторная работа)
• Временные ограничения по входам/выходам и виртуальные тактовые сигналы – задание временных ограничений для интерфейсов ввода/вывода и выполнение статического временного анализа (Лекция, Лабораторная работа)
• Основные сведения по анализу проекта в Vivado - использование различных средств для анализа проекта в среде разработки Vivado (Лекция, Демонстрация)
• Анализ параметров Setup и Hold Time – описание временного анализа по Setup и Hold (Лекция)
• Введение во временные отчеты в среде разработки Vivado – генерирование и использование Vivado отчетов для выявления маршрутов, не удовлетворяющих требованиям по временным ограничениям (Лекция, Демонстрация)
• Маршрут проектирования с IP – Задание параметров IP, интеграция IP в проект, проверка иерархии проекта (Лекция, Лабораторная работа, Демонстрация)

День 3
• Таблица оценки потребляемой мощности для Xilinx – оценка количества логических ресурсов и частоты работы в проекте, оценка потребляемой мощности с помощью Xilinx Power Estimator (Лекция, Лабораторная работа)
• Введение в логический анализатор Vivado – Рассмотрение логического анализатора Vivado для отладки проекта (Лекция, Демонстрация)
• Интеграция логического анализатора в HDL код – Рассматриваются маршрут интеграции IP VIO (виртуальные входы/выходы) в HDL код и контроль поведения с помощью логического анализатора Vivado (Лекция, Лабораторная работа)
• Основные сведения по запуску логического анализатора – рассматриваются базовые возможности по запуску логического анализатора Vivado (Лекция)
• Интеграция логического анализатора в Netlist - рассматриваются маршрут интеграции IP ILA (интегрированный логический анализатор) в Netlist проекта и использование средств отладки для устранения типичных проблем (Лекция, Лабораторная работа)
• Модули отладки – изучение использования IP Debug Hub для соединения модулей отладки VIO и ILA в проекте (Лекция)
• Введение в среду Tcl – основные сведения по Tcl (Лекция, Лабораторная работа)
• Использование Tcl команд в режиме проекта в Vivado Design Suite – рассмотрение того, как исполняются Tcl команды в проектном режиме Vivado DS (Лекция, Демонстрация)
• Синтаксис и структура Tcl - Изучаются базовый синтаксис и структура Tcl (Лекция)