### 准备工作 ------ * 安装Diamond软件 * 参考[[软件安装及配置|Diamond安装及配置]]安装好Diamond，如果遇到问题可以先看看[[常见错误|Diamond安装常见问题解答]]。 \\ * 准备STEP-MXO2-C FPGA开发板及Micro USB数据线 * 点击了解[[step-mxo2-c|STEP-MXO2-C开发板]]详情介绍下面开始我们的第一个FPGA工程。 \\ #### 1 运行第一个例程 ------ 下面我们可以开始可编程逻辑的开发，我们以控制LED交替闪烁为例，完成自己的第一个程序: - 双击运行Diamond软件，首先新建工程：选择File →New →Project →Next {{ :diamond16.png |}} - 工程命名：我们将新工程命名为LED_shining，工程目录G:/LED_shining，然后点击Next {{ :diamond17.png |}} - 添加相关设计文件或约束文件（如果已经有设计文件和约束文件，我们可以选择添加进工程）：这里我们新建工程，没有相关文件，不需添加，直接Next{{ :diamond18.png |}} - 器件选择：按照Step FPGA开发板器件LCMXO2-4000HC-4MG132C配置，Next（器件型号必须确认正确，否则在管脚设置时会报错）{{ :diamond19.jpg |}} - 选择综合工具：Synplify Pro（第三方）和Lattice LSE（原厂）都可以，我们就使用Lattice LSE，直接Next{{ :diamond20.png |}} - 工程信息确认：上面选择的所有信息都在这里，确认没有问题，直接Finish{{ :diamond21.jpg |}} - 工程已经建好，我们下面添加设计文件, 选择File →New →File{{ :diamond22.png |}} - 选择Verilog Files（选择自己使用的硬件描述语言），Name填写LED_shining，然后点击New，这样我们就创建了一个新的设计文件LED_shining.v，然后我们就可以在设计文件中进行编程了{{ :diamond23.png |}} - 程序源码已经准备好，如下，将代码复制到设计文件LED_shining.v中，并保存。


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// >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> COPYRIGHT NOTICE <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
// --------------------------------------------------------------------
// Module: LED_shining
// 
// Author: Step
// 
// Description: LED_shining
// 
// Web: www.stepfpga.com
// 
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// Code Revision History :
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// Version: |Mod. Date:   |Changes Made:
// V1.0     |2015/11/11   |Initial ver
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module LED_shining
(
input clk_in,             //输入系统12MHz时钟
input rst_n_in,           //输入复位信号
output led1,              //输出led1
output led2               //输出led2，与led1取反
);
parameter CLK_DIV_PERIOD=12_000_000; //分频常数定义
reg clk_div=0;            //定义reg型变量，用作分频后时钟输出
//wire led1,led2;           //wire型变量定义，可以省略，verilog里默认是wire型
assign led1=clk_div;      //持续赋值语句，将分频后时钟赋给led1，产生闪烁效果
assign led2=~clk_div;     //取反赋值给led2，与led1形成交替闪烁
//偶数分频电路 clk_div = clk_in/CLK_DIV_PERIOD, 占空比50%，CLK_DIV_PERIOD必须为偶数
reg[23:0] cnt=0;                 //分频用的计数器，2**cnt-1>CLK_DIV_PERIOD,计数器最大值要大于分频常数
always@(posedge clk_in or negedge rst_n_in)
begin
	if(!rst_n_in) 
		begin
			cnt<=0;
			clk_div<=0;
		end
	else begin
		if(cnt==(CLK_DIV_PERIOD-1)) cnt<=0;
		else cnt<=cnt+1'b1; 
		if(cnt<(CLK_DIV_PERIOD>>1)) clk_div<=0;
		else clk_div<=1;
	end
end
endmodule

- 程序编写完成，需要综合，在软件左侧Process栏，选择Process，双击Synthesis Design，对设计进行综合，综合完成后Synthesis Design显示绿色对勾（如果显示红色叉号，说明代码有问题，根据提示修改代码），如图{{ :diamond24.jpg |}} - 通过综合工具，我们的代码就被综合成了电路，生成的具体电路，我们可以通过选择Tools → Netlist Analyzer查看（仅限Lattice的综合工具，第三方综合工具无法查看），如图{{ :netlist_analyzer.jpg |netlist_analyzer}} - 综合生成电路后，分配管脚，选择Tools → Spreadsheet View,按照下图分配FPGA管脚，然后设置IO_TYPE为LVCMOS33，保存，界面如下{{ :diamond25.jpg |}} - 在软件左侧Process栏，选择Process，勾选所有选项，直接双击Export Files，所有布局布线输出依次完成，结束后，所有选项显示绿色对勾。{{ :diamond27.png |}} 到这里完成了第一个程序流文件的生成，下面可以下载到FPGA中。 \\ #### 2 工程仿真 ------ 上面我们走了整个工程开发的过程，例程较为简单，对于复杂的工程开发需要预仿真和后仿真等，保证最终的程序设计逻辑和时序符合我们的设计要求。仿真软件很多，这里我们使用软件自带的Active-HDL软件进行功能仿真： - 首先我们添加testbench文件，和前面添加设计文件一样，File →New→File →Verilog Files，Name填写，然后New，{{ :diamond28.png |}} - 测试源码如下，复制到LED_test.v文件并保存。为了方便仿真，我们在LED_test.v调用LED_shining模块时将CLK_DIV_PERIOD重新赋值为20：


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// >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> COPYRIGHT NOTICE <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
// --------------------------------------------------------------------
// Module: LED_test
// 
// Author: Step
// 
// Description: Testbench for LED_shining
// 
// Web: www.stepfpga.com
// 
// --------------------------------------------------------------------
// Code Revision History :
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// Version: |Mod. Date:   |Changes Made:
// V1.0     |2015/11/11   |Initial ver
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`timescale 1ns / 100ps

module LED_test;

parameter CLK_PERIOD = 40;    
parameter CLK_DIV_PERIOD=20;  

reg sys_clk;
initial
        sys_clk = 1'b0;
always
        sys_clk = #(CLK_PERIOD/2) ~sys_clk;        //产生周期为40ns的时钟激励，频率25MHz

reg sys_rst_n;  
//产生一个初始100ns低电平然后变高电平的复位信号激励
initial 
        begin
                sys_rst_n = 1'b0;
                #100;
                sys_rst_n = 1'b1;
        end

wire led1,led2;
//module例化
LED_shining #
(.CLK_DIV_PERIOD(CLK_DIV_PERIOD))
LED_shining_uut
(
.clk_in(sys_clk),       //传递时钟
.rst_n_in(sys_rst_n),   //传递复位信号
.led1(led1),            //传递输出led1
.led2(led2)             //传递输出led2
);
endmodule

- 然后在软件左侧Process栏，选择File List，找到LED_test.v（必须保存过），点击右键，选择Include for →Simulation {{ :diamond28.jpg |}} - 准备工作完成，我们选择Tools →SimulationWizard →Next， - 建立仿真工程，ModelSim和QuestaSim需要自行安装并与Diamond关联，才能直接调用，这里我们选择Active-HDL（默认），工程名称：LED_test，工程路径默认即可：然后点击Next，{{ :diamond29.jpg |}} - 选择RTL，然后Next{{ :diamond30.jpg |}} - 勾选Copy Source toSimulation Directory，然后Next{{ :diamond31.jpg |}} - 点击Next{{ :diamond32.jpg |}} - 点击Finish，等待仿真软件的自动运行并显示仿真时序{{ :diamond33.jpg |}} - 查看仿真结果{{ ::led_shining.png |}} \\ #### 3 下载程序到FPGA ------ 专用的编程芯片已经集成到小脚丫开发板上，因此只需要一根Micro USB线和电脑相连，就可以完成供电和编程的功能，该MXO2-C版本在进行程序下载时与Lattice MXO2其它版本不同，将板卡与PC链接后，将被识别成“大容量存储设备”，你只需要将程序生成的.JED文件复制进入板卡之中，即可完成下载。将编译完成的程序下载到开发板： - 使用Mico USB数据线将开发板和电脑连接，如图{{ :mxo2-c-下载连接.png?800 |}} \\ - 在资源管理器中会显示一个名为STEP FPGA的U盘{{ :mxo2-c-u盘.png?600 |}} \\ - 找到工程目录下生成的JED文件，默认是在impl文件夹下，复制JED文件到STEP FPGA的U盘中{{ :led_shining_jed_操作.png?600 |}} \\ - 等待文件复制完成{{ :mxo2-c-下载2.png?400 |}} \\ - 观察FPGA开发板的LED交替闪烁，成功了。 \\ #### 4 STEP MXO2入门教程 ------ 到这里我们了解了用Diamond软件进行开发的完整流程。接下来我们开始[[STEP-MXO2入门教程]]一步一步进入可编程逻辑设计。