教你打包一個(gè)自己的Vivado IP核

寫在前面
模塊復(fù)用是邏輯設(shè)計(jì)人員必須掌握的一個(gè)基本功，通過(guò)將成熟模塊打包成IP核，可實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用，避免重復(fù)造輪子，大幅提高我們的開發(fā)效率。

接下來(lái)將之前設(shè)計(jì)的串口接收模塊和串口發(fā)送模塊打包成IP核，再分別調(diào)用這兩個(gè)IP核，構(gòu)成串口接收--發(fā)送循回，依次驗(yàn)證IP核打包及調(diào)用是否成功。

源碼在這：串口（UART）的FPGA實(shí)現(xiàn)
Vivado版本：Vivado 2019.2
開發(fā)板：xc7a35tfgg484-2

打包
打包串口發(fā)送模塊uart_tx
1、首先打開發(fā)送模塊的VIVADO工程，確保其編譯無(wú)誤（最好進(jìn)行仿真驗(yàn)證、上板驗(yàn)證保證其功能正確性），如下：

2、點(diǎn)擊Tools-----create and package new ip

3、點(diǎn)擊Next

4、選擇選項(xiàng)1，點(diǎn)擊Next，各選項(xiàng)含義：

1---將當(dāng)前工程打包為IP核
2----將當(dāng)前工程的模塊設(shè)計(jì)打包為IP核
3----將一個(gè)特定的文件夾目錄打包為IP核
4----創(chuàng)建一個(gè)帶AXI接口的IP核

5、選擇IP存放路徑，建議專門建一個(gè)文件夾來(lái)管理所有建立的IP核，然后點(diǎn)擊Next

6、點(diǎn)擊OK，然后點(diǎn)擊NEXT，會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)新工程，用來(lái)生成IP核

7、新生成的IP核打包工程如下：

在右邊的界面可以配置一系列參數(shù)：

Identification：主要是一系列信息，如IP名字，開發(fā)者、版本號(hào)等。因?yàn)楸疚膬H作示范，所以我這邊所有信息都沒改

compatibility：兼容的系列，這里根據(jù)自己需求添加所需要的系列芯片就好了。我這邊保持默認(rèn)

file groups：IP核的文件架構(gòu)，可以添加或刪除文件。比如添加仿真文件、例化文件，說(shuō)明文件等。我這邊保持默認(rèn)

Customization Parameters：定制化參數(shù)?？蓪?duì)參數(shù)進(jìn)行自己的配置，如參數(shù)名稱啊，類型啊，自定義區(qū)間，可選列表等。

點(diǎn)擊BPS----edit parameter，對(duì)參數(shù)進(jìn)行配置（該參數(shù)為串口模塊的波特率）

將格式Format改為long類型，再勾上Specify Range，Type改成List of values，再添加3個(gè)參數(shù)（僅作示范）--4800、9600、115200。再將默認(rèn)值Default value改為9600。這樣就將該參數(shù)配置成了可選參數(shù)，默認(rèn)9600，可選值：4800、9600、115200。

再使用同樣的方法將參數(shù)CLK_FRE（模塊時(shí)鐘頻率）改為long類型，默認(rèn)50000000.

Ports and Interfaces：這里展示了IP的接口，可根據(jù)需求添加、刪除接口或者總線。

需要說(shuō)明的是，這里很容易報(bào)警告：

這個(gè)警告是因?yàn)镮P核打包器在設(shè)計(jì)中推斷出了時(shí)鐘端口或是復(fù)位端口。例如：如果信號(hào)名稱包含以下任何一種：[ ]clk，[ ]clkin， [ ]clock[ ]， [ ]aclk 或 [ ]aclkin，那么IP打包器就會(huì)為將其判斷成為時(shí)鐘接口。被自動(dòng)判斷出的接口，IP打包器會(huì)傾向于認(rèn)為你使用AXI接口來(lái)處理這個(gè)信號(hào)，因?yàn)镮P打包器工具主要是針對(duì)于AXI接口。所以如果你的IP中并不使用AXI總線，這兩條警告可以直接忽略，在實(shí)際的IP中不會(huì)有任何的影響。

Addressing and Memory：地址分配和儲(chǔ)存映射。本設(shè)計(jì)用不到，直接跳過(guò)，感興趣的可以看XILINX的手冊(cè)UG1118。

Customization GUI：參數(shù)設(shè)置的GUI界面?？梢詫?duì)以后配置IP核的界面做一個(gè)修改?？梢钥吹?，紅框內(nèi)的參數(shù)都是我設(shè)置好的默認(rèn)值。

Review and Package：IP核總覽及生成界面。點(diǎn)擊Package IP完成IP打包

IP核成功打包，如下：

打包串口接收模塊uart_rx
使用同樣的方法把串口接收模塊也打包成IP。

調(diào)用
接下來(lái)分別調(diào)用這兩個(gè)IP核，構(gòu)成串口接收--發(fā)送循回，依次驗(yàn)證IP核打包及調(diào)用是否成功。

首先新建一個(gè)工程，點(diǎn)擊Settings----IP----Repository， 添加IP核所在路徑：

點(diǎn)擊 create block design，新建一個(gè)BD模塊，建議名稱與項(xiàng)目名稱一致。

在BD編輯窗口添加IP，搜uart就出現(xiàn)了我們打包的兩個(gè)IP核：

分別添加串口發(fā)送模塊和串口接收模塊：

把對(duì)外的四個(gè)端口（clk,rst,txd,rxd）引出來(lái)，右擊sys_clk，點(diǎn)擊make external ，其他三個(gè)端口操作一致；再把對(duì)應(yīng)的線連接，然后點(diǎn)擊regenerate layout：

這里我們的 Block Design 就設(shè)計(jì)完成了，在 Diagram 窗口空白處右擊，然后選擇“Validate Design” 驗(yàn)證設(shè)計(jì)。驗(yàn)證完成后彈出對(duì)話框提示“Validation Successful”表明設(shè)計(jì)無(wú)誤，點(diǎn)擊“OK”確認(rèn)。最后按 快捷鍵“Ctrl+S”保存設(shè)計(jì)。

接下來(lái)在 Source 窗口中右鍵點(diǎn)擊 Block Design 設(shè)計(jì)文件“system.bd”，然后依次執(zhí)行“Generate Output Products”和“Create HDL Wrapper”。

然后添加管腳約束，生成bit流文件。

測(cè)試
下載bit流文件，使用串口調(diào)試助手發(fā)送一包數(shù)據(jù)給FPGA，理論上FPGA馬上回相同的信息給串口調(diào)試助手（此時(shí)串口波特率9600）：

返回設(shè)計(jì)階段，點(diǎn)擊IP核框圖，將波特率改為115200，如下：

重新生成并下載bit流文件，使用串口調(diào)試助手發(fā)送一包數(shù)據(jù)給FPGA，理論上FPGA馬上回相同的信息給串口調(diào)試助手（此時(shí)串口波特率115200）：

參考資料：
UG1118----Creating and Packaging Custom IP

米聯(lián)客----XILINX 7 系列 FPGA 基礎(chǔ)入門

審核編輯：符乾江