Xilinx Vivado的使用详细介绍：使用IP核

Posted 2021-01-13 zhangxianhe

ilinx Vivado的使用详细介绍（3）：使用IP核

Author:zhangxianhe

IP核（IP Core）

Vivado中有很多IP核可以直接使用，例如数学运算（乘法器、除法器、浮点运算器等）、信号处理（FFT、DFT、DDS等）。IP核类似编程中的函数库（例如C语言中的printf()函数），可以直接调用，非常方便，大大加快了开发速度。

方式一：使用Verilog调用IP核

这里简单举一个乘法器的IP核使用实例，使用Verilog调用。首先新建工程，新建demo.v顶层模块。（过程参考上篇文档）

添加IP核

点击Flow Navigator中的IP Catalog。

 

选择Math Functions下的Multiplier，即乘法器，并双击。

 

 

将弹出IP核的参数设置对话框。点击左上角的Documentation，可以打开这个IP核的使用手册查阅。这里直接设置输入信号A和B均为4位无符号型数据，其他均为默认值，点击OK。

 

 

稍后弹出的窗口，点击Generate。生成的对话框直接点Ok。

 

综合选项中的Global表示只生成RTL代码，然后与整个工程一起参与综合，Out of context per IP表示生成后立即综合。

调用IP核

选择IP Sources，展开并选择mult_gen_0 - Instantiation Template - mult_gen_0.veo，可以打开实例化模板文件。如图，这段代码就是使用Verilog调用这个IP核的示例代码。

 

 

将示例代码复制到demo.v文件中，并进行修改，最终如下。代码中声明了无符号型的4位变量a和b，分别赋初值7、8，作为乘数使用；无符号型的8位变量p，用于保存计算结果。clk为Testbench编写的周期20ns的时钟信号；mult_gen_0 Mymult_gen_0 (...)语句实例化了mult_gen_0类型的模块对象Mymult_gen_0，并将clk、a、b、p作为参数传入。

 

 1 module demo(
 2 );
 3 reg clk = 0;
 4 always #10 clk = ~clk;
 5 wire [3:0] a = 7;
 6 wire [3:0] b = 8;
 7 wire [7:0] p;
 8 mult_gen_0 Mymult_gen_0 (
 9   .CLK(clk),  // input wire CLK
10   .A(a),      // input wire [3 : 0] A
11   .B(b),      // input wire [3 : 0] B
12   .P(p)      // output wire [7 : 0] P
13 );
14 endmodule

 

行为仿真验证

以demo为顶层模块，启动行为仿真，即可输出波形。设置a、b、p显示为无符号十进制（右击选择Radix - Unsigned Decimal）。如图，可以看到a=7, b=8，第一个时钟上升沿后p = a * b = 56。

 

方式二：框图（Block Design）中调用IP核

这里举一个简单的例子，通过调用乘法器IP核，产生一个能计算平方的新模块。

创建框图设计文件

选择Flow Navigator中的Create Block Design，创建一个框图设计文件。

 

 

输入文件名并点击OK。

 

 添加IP核

通过启动Add IP 向导来完成，或者可以在程序框图空白处右击选择Add IP..，IP目录窗口将会出现，显示在这个设计中添加所有可能的IP。

 

IP核即可被添加进来，可以用导线将其与其他器件连接。

 

双击这个IP核符号，可以打开参数设置对话框。点击左上方的Documentation可以查看IP核的手册。这里将输入的A、B均设置为4为无符号型，其他为默认值，点击OK确认。

 

 

绘制电路

右击Diagram窗口空白处，选择Create Port。

 

弹出窗口中，设置端口a为4位输入信号，并点击OK。

 

 

将a与A、B都连接起来。

 

 

同样的方法，添加一个8位输出端口p，与P连接。

 

 

再添加一个clk时钟输入端口，与CLK连接。

 

 

最终结果如图。

 

 

单击Tools，选择单击Validate Design，检查程序框图是否有误，结果直接点击Ok。

仿真测试

在源窗格中，选择系统框图“system.bd”，右击并选择Generate Output Products,默认设置，直接点generate，运行结束后，点击OK。

在源窗格中，选择系统框图“system.bd”，右击并选择Create HDL Wrapper，选择第二项 Let Vivado manage Wrapper and auto-update,选择第一项和第二项的区别是选择第一项表示生成的wrapper允许使用者编辑，选择第二项表示让Vivado管理wrapper，并自动更新，使用者对wrapper的修改会在重新创建的HDL Wrapper覆盖。根据自己设计的情况选择，如果生成的wrapper需要修改则选择第一项。点击OK。

 

打开生成的system_1_wrapper.v文件如图，红框中的代码用来调用前面画好的Block Design模块。

 

 

在system_1_wrapper.v文件中，添加Testbench代码即可进行行为仿真。修改代码如下，给输入信号a赋初值为8，clk连接到Testbench生成的时钟信号c上。

 1 module system_wrapper
 2    (a,
 3     clk,
 4     p);
 5   input [3:0]a=8;
 6   input clk;
 7   output [7:0]p;
 8   wire [3:0]a;
 9   wire clk;
10   wire [7:0]p;
11   reg c = 0;
12   always #10 c <= ~c;
13   assign clk = c;
14   system system_i
15        (.a(a),
16         .clk(clk),
17         .p(p));
18 endmodule

 

启动行为仿真，最终输出的波形如下。可以看到，在clk的第一个上升沿后，就有 p = a*a = 64，即实现了平方运算。

 

 

调用官方其它IP核，方法一致，有什么问题欢迎指导交流。