FPGA設(shè)計開發(fā)軟件ISE使用技巧之：增量式設(shè)計（Incremental Design）技巧

　　對于VHDL來說，XST可以自動檢測出哪一個邏輯分組的內(nèi)容發(fā)生了改變。但對于Verilog來說，必須應(yīng)用“resynthesize”屬性。例如下面就是一個邏輯分組A的Verilog源代碼發(fā)生細(xì)微的改變時的XCF文件范例。

　　MODEL "top" incremental_synthesis = yes; //對top使能增量設(shè)計

　　MODEL "A" incremental_synthesis = yes; //對A使能增量設(shè)計

　　MODEL "B" incremental_synthesis = yes; //對B使能增量設(shè)計

　　MODEL "C" incremental_synthesis = yes; //對C使能增量設(shè)計

　　MODEL "top" resynthesize = no; //通知綜合工具哪個模塊發(fā)生改變

　　MODEL "A" resynthesize = yes; //no為未改變，yes為已改變

　　MODEL "B" resynthesize = no;

　　MODEL "C" resynthesize= no;

　　對于Verilog設(shè)計工程，當(dāng)某一邏輯分組發(fā)生改變時，要為其附加相應(yīng)的綜合約束，才能實現(xiàn)增量綜合。

　　另外需要注意的問題是，增量綜合是在保留結(jié)構(gòu)層次模式(Keep Hierarchy)下完成的，在進(jìn)行增量綜合時，在“Processes for Source”中選擇“Synthesize-XST”，單擊右鍵，設(shè)置綜合屬性如圖6.30所示。

　　如圖6.30所示，要完成增量綜合，要完成兩種設(shè)置，選擇“Keep Hierarchy”設(shè)置為YES或Soft，選擇“Synthesis Constraints File”設(shè)置綜合約束文件的路徑。

　　增量綜合后，需要檢查綜合報告。

　　圖6.30 增量綜合屬性設(shè)置對話框

　　3.創(chuàng)建區(qū)域分組約束

　　創(chuàng)建區(qū)域分組約束是增量設(shè)計中最重要的一步。區(qū)域分組約束做得不好會增加綜合、布局布線耗時，甚至有可能導(dǎo)致布局布線無法完成。區(qū)域分組約束的創(chuàng)建是利用ISE下的PACE工具，在PACE下完成區(qū)域分組約束后，ISE會自動將其寫入UCF文件中。

　　為增量設(shè)計創(chuàng)建合理的區(qū)域分組約束要遵循以下原則。

　　· 所有I/O引腳位置必須鎖定。

　　· 將與I/O端口聯(lián)系密切的區(qū)域分組布置在相應(yīng)I/O端口的附近。

　　· 區(qū)域分組約束的范圍不應(yīng)該重疊。

　　· 盡量保證每個區(qū)域的資源利用率基本一致，避免出現(xiàn)某一區(qū)域利用率達(dá)到99%，而另一區(qū)域的利用率只有10%的情況。

　　· 如果一個區(qū)域分組中包含FPGA的多種資源，如：Slice、Block RAM、TBUF、Multipliers等，這時很有必要將不同的資源設(shè)置在不同的區(qū)域，然后將幾個不同位置區(qū)域拼合為一個區(qū)域分組?？梢允褂肞ACE、Floorplanner等工具完成，也可以在約束文件中使用如下約束：

　　INST Logic_Group_A AREA_GROUP = AG_Logic_Group_A ; //AREA分組

　　AREA_GROUP "AG_Logic_Group_A" RANGE = SLICE_X0Y20:SLICE_X20Y30 ;//SLICE約束

　　AREA_GROUP "AG_Logic_Group_A" RANGE = RAMB16_X0Y2:RAMB16_X0Y2 ;//RAM約束

　　AREA_GROUP "AG_Logic_Group_A" RANGE = MULT18X18_X0Y1:MULT18X18_X0Y1;//MULT約束

　　AREA_GROUP "AG_Logic_Group_A" RANGE = TBUF_X0Y0:TBUF_X1Y0; //TBUF約束

　　4.增量實現(xiàn)(Incremental Implement)

　　第3步的創(chuàng)建區(qū)域分組約束也可以作為增量實現(xiàn)的內(nèi)容，增量實現(xiàn)的步驟如下。

　　(1)設(shè)置區(qū)域分組約束。

　　(2)映射、布局布線得到初始指引文件。

　　(3)下載調(diào)試，需要修改時，對細(xì)微細(xì)節(jié)進(jìn)行修改，然后實現(xiàn)增量綜合。

　　(4)增量綜合后在初始指引文件下進(jìn)行第二次映射與布局布線。

　　(5)下載調(diào)試，如仍有問題，重復(fù)步驟(3)～步驟(5)，直到符合設(shè)計要求為止。

　　在增量實現(xiàn)過程中，必須要對布局布線的屬性進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置。首先應(yīng)該使能增量設(shè)計，具體設(shè)置如圖6.31所示。在“Processes for Source”中選擇“Implement Design”，單擊右鍵，出現(xiàn)屬性對話框。選擇“Incremental Design Properties”，然后選擇“Enable Incremental Design Flow”，使能增量設(shè)計。

　　圖6.31 項目管理器中啟動增量設(shè)計功能對話框

　　在增量設(shè)計中，如果是用Synplify/Synplify Pro等第三方綜合工具，那么需要由綜合工具生成向?qū)募笇?dǎo)實現(xiàn)工具進(jìn)行實現(xiàn)流程。選擇如圖6.31中的“Run Guided Incremental Design Flow”選項，表示將由指定的向?qū)募碇笇?dǎo)實現(xiàn)工具進(jìn)行實現(xiàn)流程。

　　向?qū)募商峁㎝ap.ncd文件和Par.ncd文件。其中，Map.ncd文件包含了slices、IOBs等映射信息。Par.ncd文件包含了布局和布線信息。實現(xiàn)工具根據(jù)這兩個文件的信息來確定沒有改變的模塊和已經(jīng)改變的模塊，把沒有改變的模塊放進(jìn)向?qū)募涗浀纳洗尉C合實現(xiàn)的位置。對布線器來說，該布線資源同時也將被保留，其布線關(guān)系也不會改變。

　　使用向?qū)募?，要對實現(xiàn)具的屬性做部分修改。將“Map Guide Mode”和“PAR Guide Mode”分別改成增量型(Incremental)，如圖6.32和圖6.33所示。

　　圖6.32 使用指引文件指引映射 圖6.33 使用指引文件引導(dǎo)布局布線

　　進(jìn)行了上述設(shè)置后，需要指定映射和布局布線的指引文件。

　　整個增量實現(xiàn)步驟完成后，需要檢查映射報告(擴(kuò)展名為map)和布局布線報告(擴(kuò)展名為par)，看是否真的完成了增量設(shè)計。

　　6.6.3 小結(jié)

　　本節(jié)對增量式設(shè)計方法的概念以及設(shè)計流程做了全面的介紹，希望讀者能夠掌握增量設(shè)計的基本流程，并應(yīng)用到自己的工程設(shè)計當(dāng)中。在6.9節(jié)中會通過一個具體的實例來說明增量設(shè)計的整個流程。

　　增量設(shè)計在大型的工程設(shè)計中是很有用的，可以為設(shè)計節(jié)約大量的時間。增量設(shè)計中一個難點在于分組區(qū)域約束的設(shè)置，這不但需要對整個工程有全面的把握而且要求對于FPGA器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一定的了解，這需要在實踐中不斷積累經(jīng)驗。