教你打包一個自己的Vivado IP核

寫在前面
模塊復(fù)用是邏輯設(shè)計人員必須掌握的一個基本功，通過將成熟模塊打包成IP核，可實現(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。

接下來將之前設(shè)計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IP核，構(gòu)成串口接收--發(fā)送循回，依次驗證IP核打包及調(diào)用是否成功。

源碼在這：串口（UART）的FPGA實現(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，確保其編譯無誤（最好進行仿真驗證、上板驗證保證其功能正確性），如下：

2、點擊Tools-----create and package new ip

3、點擊Next

4、選擇選項1，點擊Next，各選項含義：

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

5、選擇IP存放路徑，建議專門建一個文件夾來管理所有建立的IP核，然后點擊Next

6、點擊OK，然后點擊NEXT，會自動創(chuàng)建一個新工程，用來生成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、版本號等。因為本文僅作示范，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，說明文件等。我這邊保持默認(rèn)

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

點擊BPS----edit parameter，對參數(shù)進行配置（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。

需要說明的是，這里很容易報警告：

這個警告是因為IP核打包器在設(shè)計中推斷出了時鐘端口或是復(fù)位端口。例如：如果信號名稱包含以下任何一種：[ ]clk，[ ]clkin， [ ]clock[ ]， [ ]aclk 或 [ ]aclkin，那么IP打包器就會為將其判斷成為時鐘接口。被自動判斷出的接口，IP打包器會傾向于認(rèn)為你使用AXI接口來處理這個信號，因為IP打包器工具主要是針對于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，在實際的IP中不會有任何的影響。

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

Customization GUI：參數(shù)設(shè)置的GUI界面。可以對以后配置IP核的界面做一個修改?？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
接下來分別調(diào)用這兩個IP核，構(gòu)成串口接收--發(fā)送循回，依次驗證IP核打包及調(diào)用是否成功。

首先新建一個工程，點擊Settings----IP----Repository， 添加IP核所在路徑：

點擊 create block design，新建一個BD模塊，建議名稱與項目名稱一致。

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

分別添加串口發(fā)送模塊和串口接收模塊：

把對外的四個端口（clk,rst,txd,rxd）引出來，右擊sys_clk，點擊make external ，其他三個端口操作一致；再把對應(yīng)的線連接，然后點擊regenerate layout：

這里我們的 Block Design 就設(shè)計完成了，在 Diagram 窗口空白處右擊，然后選擇“Validate Design” 驗證設(shè)計。驗證完成后彈出對話框提示“Validation Successful”表明設(shè)計無誤，點擊“OK”確認(rèn)。最后按 快捷鍵“Ctrl+S”保存設(shè)計。

接下來在 Source 窗口中右鍵點擊 Block Design 設(shè)計文件“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（此時串口波特率9600）：

返回設(shè)計階段，點擊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