FPGA实战开发技巧（3）

5.3.1 综合工具XST的使用

所谓综合，就是将HDL语言、原理图等设计输入翻译成由与、或、非门和RAM、触发器等基本逻辑单元的逻辑连接( 网表)，并根据目标和要求( 约束条件) 优化所生成的逻辑连接，生成EDF 文件。XST 内嵌在ISE 3 以后的版本中，并且在不断完善。此外，由于XST 是赛灵思公司自己的综合工具，对于部分赛灵思芯片独有的结构具有更好的融合性。

完成了输入、仿真以及管脚分配后就可以进行综合和实现了。在过程管理区双击Synthesize-XST，如图5-1所示，就可以完成综合，并且能够给出初步的资源消耗情况。图5-2 给出了模块所占用的资源。

图5-1 设计综合窗口

 

图5-2 综合结果报告

综合可能有3 种结果：如果综合后完全正确，则在Synthesize-XST 前面有一个打钩的绿色小圈圈；如果有警告，则出现一个带感叹号的黄色小圆圈；如果有错误，则出现一个带叉的红色小圈圈。综合完成之后，可以通过双击View RTL Schematics 来查看RTL 级结构图，察看综合结构是否按照设计意图来实现电路。ISE 会自动调用原理图编辑器ECS 来浏览RTL 结构。对于一个计数器，其RTL 结构图如图5-3 所示，综合结果符合设计者的意图，调用了加法器和寄存器来完成逻辑。

图5-3 经过综合后的RTL级结构图

2．综合参数的设置

一般在使用XST 时，所有的属性都采用默认值。其实XST 对不同的逻辑设计可提供丰富、灵活的属性配置。下面对ISE9.1 中内嵌的XST 属性进行说明。打开ISE 中的设计工程，在过程管理区选中“Synthesis –XST”并单击右键，弹出界面如图5-4 所示。

图5-4 综合选项

由图5-4 可以看出，XST 配置页面分为综合选项(Synthesis Options)、HDL 语言选项(HDL Options) 以及赛灵思特殊选项(Xilinx Specific Options) 等三大类，分别用于设置综合的全局目标和整体策略、HDL 硬件语法规则以及赛灵思特有的结构属性。

1) 综合选项参数

综合参数配置界面如图5-4 所示，包括8 个选项，具体如下所列：

【Optimization Goal】：优化的目标。该参数决定了综合工具对设计进行优化时，是以面积还是以速度作为优先原则。面积优先原则可以节省器件内部的逻辑资源，即尽可能地采用串行逻辑结构，但这是以牺牲速度为代价的。而速度优先原则保证了器件的整体工作速度，即尽可能地采用并行逻辑结构，但这样将会浪费器件内部大量的逻辑资源，因此，它是以牺牲逻辑资源为代价的。

【Optimization Effort】：优化器努力程度。这里有【normal】和【high】两种选择方式。对于【normal】，优化器对逻辑设计仅仅进行普通的优化处理，其结果可能并不是最好的，但是综合和优化流程执行地较快。如果选择【high】，优化器对逻辑设计进行反复的优化处理和分析，并能生成最理想的综合和优化结果，在对高性能和最终的设计通常采用这种模式；当然在综合和优化时，需要的时间较长。

【Use Synthesis Constraints File】：使用综合约束文件。如果选择了该选项，那么综合约束文件XCF 有效。

【Synthesis Constraints File】：综合约束文件。该选项用于指定XST 综合约束文件XCF 的路径。

【Global Optimization Goal】：全局优化目标。可以选择的属性包括有【AllClockNets】、【Inpad To
Outpad】、【Offest In Before】、【Offest Out After】、【Maximm Delay】。该参数仅对FPGA 器件有效，可用于选择所设定的寄存器之间、输入引脚到寄存器之间、寄存器到输出引脚之间，或者是输入引脚到输出引脚之间逻
辑的优化策略。

【Generate RTL Schematic】：生成寄存器传输级视图文件。该参数用于将综合结果生成RTL 视图。

【Write Timing Constraints】：写时序约束。该参数仅对FPGA 有效，用来设置是否将HDL 源代码中用于控制综合的时序约束传给NGC 网表文件，该文件用于布局和布线。

【Verilog 2001】：选择是否支持Verilog 2001 版本。

HDL语言选项

HDL 语言选项的配置界面如图5-5 所示，包括16 个选项，具体如下所列：

图5-5 HDL语言选项的配置界面选项