隨著 Xilinx ISE 設計套件 11.1 的推出，賽靈思在優化設計方法、更好地滿足不同技能客戶的多樣化需求，以及幫助客戶利用賽靈思 FPGA 目標設計平臺進行創新設計方面邁出了一大步。賽靈思 ISE 設計套件 11.1同時推出四種全新的工具流程，專為邏輯設計人員、嵌入式開發人員、DSP算法開發人員以及系統集成人員量身定制，以滿足他們的不同要求。 

2009 年賽靈思版權所有。Xilinx、Xilinx 徽標、Virtex、Spartan、ISE、以及本文涉及的其它指定品牌均為賽靈思公司在美國及其它國家的商標。MATLAB 以及 Simulink 均為 The MathWorks 公司的注冊商標。PCI、PCle 以及 PCI E 為 PCI-SIG 的商標，須得到許可后才可使用。PowerPC 名稱及徽標為 IBM 公司的注冊商標，須得到許可才可使用。所有其它商標均歸其各自所有者所有。 

此前，賽靈思的客戶主要是邏輯設計人員，他們是精通硬件設計和硬件描述語言 (HDL) 的電氣工程師。不過，在過去 8 年間，隨著各代 Virtex 和 Spartan FPGA 產品的推出，邏輯單元以及 MPU 和 DSP 等嵌入式軟硬件處理器呈指數級增長。在此情況下，賽靈思的客戶中迅速增加了大量嵌入式軟硬件工程師、DSP 算法開發人員和系統集成人員，他們都使用賽靈思的器件來構建高級片上系統。也就是說，不僅多領域的設計團隊在使用賽靈思的器件，而且很多情況下，就連對 HDL設計不了解或了解甚少的人如今也都在用賽靈思 FPGA開展系統設計工作。 

在推出 ISE 設計套件 11.1之前，賽靈思為所有客戶提供了一套完整的工具和 IP。每個用戶可以根據 FPGA 編程的需要選擇使用不同的工具。不過，如果客戶對邏輯／連接設計不熟悉的話，可能會對眾多工具和IP的選擇感到無所適從。舉例來說，如果客戶不熟悉硬件調試，可能就不了解 ChipScope Pro 分析器的優點，不知道這款工具能自動完成調試任務，可以幫助用戶簡化設計工作。為了幫助不同設計領域的用戶在熟悉的可定制環境中更高效地開展設計工作，賽靈思現在推出了四種全新的ISE 設計套件配置版本：邏輯版本、嵌入式版本、DSP 版本和系統版本（見圖 1）。 

圖 1：全新工具流程 

賽靈思對不同領域的客戶進行了認真地調查，了解其設計方法，看看他們會使用賽靈思和第三方合作伙伴提供的哪些工具成功進行賽靈思 FPGA設計工作。 

賽靈思的軟件設計部根據上述調查研究推出了四種全新的 ISE 設計套件 配置版本。這四種配置版本既能幫助經驗豐富的客戶優化工具選購，也能幫助FPGA設計新手輕松確定哪些工具最適合他們的設計需求。每個配置版本都配套提供全面的設計創建、驗證和實施工具以及針對特定領域的 IP。 

上述四種新版本都可以定制，因此用戶能根據設計流程的需要選擇添加賽靈思或第三方合作伙伴提供的其他工具。賽靈思不會規定用戶的設計流程，而是創建了可擴展、可定制的基礎流程。此外，設計經理可根據設計團隊的需求和每名設計團隊成員的實際技能選擇最適當的許可證數量和類型。舉例來說，新推出的四種配置版本允許客戶為設計團隊添加諸如賽靈思軟件開發套件 (SDK) 等額外的許可證選項，這樣設計團隊就能讓數名軟件開發人員為單個 FPGA 編寫代碼，而不必像過去那樣購買整套嵌入式開發套件 (EDK)。 

全新 ISE 設計套件配置版本的推出是賽靈思目標設計平臺戰略的關鍵部分，可幫助賽靈思集中精力推出市場上最佳的 FPGA硅芯片，并配套提供業界一流的軟硬件設計工具、IP、開發板以及技術支持，幫助客戶取得成功，并讓客戶集中精力開展增值設計工作，盡快向市場推出創新設計。參見：WP306，賽靈思目標設計平臺：推動“可編程技術勢在必行”之趨勢。 

全新 ISE 設計套件配置版本 

賽靈思 ISE 設計套件 11.1提供了四種全新的不同配置版本：邏輯版本、嵌入式版本、DSP 版本和系統版本。每種版本都提供完整的設計流程，包括相關工具、針對特定領域和應用的IP，以及參考設計。 

除了提供上述四種全新的ISE 設計套件配置版本外，賽靈思還繼續推出 ISE WebPACK軟件（賽靈思工具流程的限定器件版）、SDK、ChipScope Pro 分析器、EDK和DSP（AccelDSP 綜合工具和System Generator for DSP），作為獨立的產品供用戶添加到自己的流程中。 

邏輯版本 

全新邏輯版本是面向RTL設計的完整流程，其特性有助于縮短運行時間，提高存儲器利用率、可用性、精確度，以及優化功耗等，相對于前一版本而言，不僅能將動態功耗降低高達 10%，存儲器利用率提高28%，而且還可將布局和布線編譯時間縮短1/2。 

邏輯版本既可作為所有賽靈思設計人員所選版本流程的基礎，也可作為一個獨立的套件，其包括所有賽靈思老客戶熟悉的工具。 

邏輯版本包括 ISE Foundation 軟件、PlanAhead 設計分析工具、帶Serial I/O工具包的 ChipScope Pro 分析器、ISE Simulator 以及 CORE Generator 工具 IP。 

邏輯版本：創建設計方案 

在邏輯版本流程中，用戶可在 ISE Foundation 中打開 ISE Project Navigator以啟動項目。利用該工具，用戶可啟動 CORE Generator 界面并選擇最適合設計需要的 IP 核。隨后用戶可用 Project Navigator 中的 HDL 編輯器來編寫設計方案的 HDL 表示。CORE Generator 軟件包括數百個針對專門領域和應用的內核，允許用戶快速將預定義的功能添加到設計方案中，從而集中主要精力創建設計方案的增值部分。在 ISE 設計套件 11.1 工具中，賽靈思針對視頻市場需求增加了新的IP，也為所有賽靈思內核提供了版本數據，使用戶全面監控內核情況。 

設計人員隨后可用 ISE 設計套件 軟件中的賽靈思存儲器接口生成器 (MIG) 工具生成適用于賽靈思 FPGA 的存儲器控制器和接口。MIG 工具還可生成未加密的 Verilog 或 VHDL 設計文件、UCF 約束文件、仿真文件和實施腳本文件，以簡化設計流程。在上一版本的 ISE 設計套件 軟件中，MIG 用戶在修改存儲器模塊的引腳分配時必須了解布局、布線和時序限制情況。在 ISE 設計套件 11.1 中，賽靈思對相關工具進行了改進，布局和布線引擎在存儲器接口的引腳分配發生變動時能自動實施設計方案（用戶不必手動改變布局和布線限制）。此外，在將功能集成到設計方案中時，用戶還能獲得 PCIe 接口內核的可預見時序功能。ISE 設計套件 11.1 工具目前支持 DDR3 SDRAM、DDR2 SDRAM、DDR SDRAM、QDRII SRAM、DDRII SRAM以及RLDRAM II。 

用戶選定模塊并創建 HDL 表達后，即可綜合設計方案，執行平面規劃，并前瞻性地進行引腳分配。 

針對邏輯綜合，ISE 設計套件 軟件提供了內置的 XST 綜合引擎。在 ISE 設計套件 11.1 中，XST 綜合的運行速度比上一版本平均提高 1.6 倍。 

所有 ISE 軟件版本的捆綁（包括 ISE WebPACK 工具）都免費配套提供 PlanAhead 軟件的完整版。PlanAhead 工具是一款功能齊全的設計分析駕駛艙，提供了高級 FPGA 實施管理的關鍵特性，如I/O引腳分配、平面規劃、設計分析和實施等功能。現在，我們可從 Project Navigator 中調用 PlanAhead 工具，執行引腳規劃和平面規劃等工作。此外該工具也可作為獨立的可執行文件使用，提供高級實施和調試功能。 

在 ISE 設計套件 11.1 中，用戶能通過 PlanAhead 工具獲得 ChipScope Pro 調試工具內核插入功能，其中包括全新向導功能，能幫助用戶在所有設計方案中方便地插入測試監控邏輯，從而更方便地監控信號，隨后還能通過 ChipScope Pro 工具查找錯誤。 

設計人員可用 PlanAhead 軟件的引腳布局功能來進行引腳分配，再將引腳布局信息發送給PCB 設計人員，從而盡早啟動 PCB 開發工作。 

邏輯版本用戶還能在設計流程的各個環節利用 PlanAhead 軟件中的 TimeAhead 功能來獲得實施布局和布線估算，了解給定的平面規劃安排對時序預算會產生什么影響。用戶獲得大致的平面規劃后，就能利用實施運行功能。該功能驅動 ISE 軟件的布局和布線引擎創建一種或多種不同設計實施方案，以及嘗試多種不同的布局方案，并最終確定在單元利用率、節能和設計性能等方面表現最出色的布局方案。在布局過程中，用戶可發現出現時序違規的區域，然后對功能和模塊調整修改，優化設計方案，解決時序問題，并快速再次運行實施方案來比較結果。 

邏輯版：采用 ISE 設計套件 驗證設計方案 

邏輯版還包含廣泛系列的分析與測試工具，可幫助用戶驗證其設計方案的功能性、時序與功耗。 

邏輯版針對邏輯仿真提供了 ISim 仿真器。此外也可使用 Mentor Graphics ModelSim Xilinx Edition (MXE-III)、Cadence NCSim 以及 Synopsys VCS 仿真器。在 ISE 11.1 軟件中，ISim的運行速度比此前版本 10.1 (service pack 3) 快 2 倍。ISE 軟件的邏輯版還集成了更快速的SecureIP 仿真模型，能對專用模塊進行建模。此外，ISim 現在還提供了類似于示波器的波形察看器和導航功能，能編寫 Switching Activity Interchange Format (SAIF) 以支持賽靈思 XPower工具的功率估算，同時還能導入和導出用戶波形設置。 

邏輯版針對功耗分析提供了 XPower Estimator 和 Analyzer 工具。用戶首先通過輸入頻率、器件利用率以及 I/O 類型等數據完成 XPower Estimator 的數據表單，明確其設計方案的功耗目標。設計方案的放置和布線完成后，用戶可使仿真器生成 VCD 文件，并用 XPower Analyzer 確保設計方案能夠滿足其功耗目標。 

在邏輯版中，ChipScope Pro 工具使用戶能直接在其設計方案中插入邏輯分析器、總線分析器以及虛擬 I/O 低規范軟件內核 (Low-profile software core)。用戶插入分析器 IP 后，即可查看嵌入式或軟處理器等所有內部信號或節點，如同使用了外接示波器。 

ISE 11.1軟件還提供了 ChipScope Pro Serial I/O 工具套件作為 ISE 設計套件 各版本的標準特性。該工具使用戶能夠設置并調試 Virtex-4 FX、Virtex-5 LXT、Virtex-5 SXT、Virtex-5 FXT 以及 Virtex-5 TXT FPGA 串行 I/O 通道，測量多通道的比特誤差率，在串行 I/O 通道與系統其他部分交互的同時實時調節高速串行收發器參數等。此外，該工具還包含支持所有標準串行 I/O 數據分組的內置模式生成器和模式接收機。 

邏輯版：采用 ISE 設計套件 實施設計  

邏輯版還包含更高性能的放置與布線引擎。 

賽靈思已添加了最新的內置活動估算引擎來實施工具流程，能在設計的實施階段自動識別功耗大的模塊。識別出功耗大的模塊之后，該工具可執行再綜合任務，以便在相關模塊中重新編輯可減少這些模塊中開關元件的邏輯。 

此外，賽靈思還在 ISE 軟件中為放置和布線引擎添加了新的功耗降低特性。ISE 11.1 軟件放置器現在可提供最新的時鐘門控特性，在用戶的指導下可采用全局時鐘緩沖器來替代高扇出寄存器時鐘啟用機制，而該特性反過來不僅有助于減小布線電容，而且還能夠最大限度地縮短連線長度，從而使器件的整體動態功耗銳降 10%。 

除了低功耗特性之外，ISE 11.1 軟件的放置與布線引擎與 10.1 版本相比運行速度快了 2倍，而 SmartGuide 中的增量實施引擎的運行時間也加快了 2 倍。此外，賽靈思還為 Linux版的放置和布線引擎添加了多線程放置支持，可充分發揮多內核處理器工作站的優勢，從而幫助用戶進一步加速放置與布線的運行時間。 

此外，賽靈思還對 ISE 11.1 軟件中的 SmartXplorer 進行了升級，其目前可支持計算中心的各個系統，使設計人員能夠在整個計算主機網絡上的執行多個實施運行。SmartXplorer 支持將實施運行提交給裝入程序共享設備 (LSF) 與 Sun 網格引擎 (SGE) 分布式計算中心來處理，而 PlanAhead 軟件還支持將實施運行提交給多個 Linux 主機來執行，從而可實現并行處理。 

嵌入式版本 

在全新嵌入式版本中，賽靈思將其備受歡迎的嵌入式開發套件 (EDK) 與邏輯版本進行了捆綁（見圖2）。嵌入式版本旨在滿足那些希望在設計過程中充分利用嵌入式處理器高靈活優勢的客戶的需求。賽靈思提供了兩款可實現最高設計靈活性的處理器內核：MicroBlaze^TM 軟處理器 32 位內核與 PowerPC440 嵌入式處理器內核。此外，嵌入式版本還提供必要的驅動程序、軟件應用程序，以及嵌入式系統設計人員非常熟悉的調試功能。為積極響應客戶需求，賽靈思還在 ISE 設計套件 11.1 軟件中新增了 EDK 的軟件開發套件 (SDK)，，SDK 是一種面向軟件設計人員的低成本、獨立許可配置。 

嵌入式版本軟件的突出優勢包括如下： 

·          SDK 可為專注于嵌入式軟件應用開發與調試的用戶提供獨立配置，從而可簡化用戶界面，與較早版本的 EDK 相比，顯著降低了磁盤空間占用； 

·          采用 Base System Builder (BSB) 的雙處理器設計創建自動操作； 

·          在使用 賽靈思目標設計平臺進行設計時，新版 MicroBlaze 處理器 (7.20) 可實現更高的優化性。 

圖 2：嵌入式版本 

在嵌入式版本中使用 EDK 進行處理器編程 

EDK 是由 賽靈思Platform Studio (XPS) 與 SDK 工具、嵌入式 IP、微處理器內核、文檔以及諸如 Wind River 與 Monta Vista 等第三方提供的接口組成。 

在嵌入式版本設計流程中，用戶首先要創建設計 RTL，并將其導入 Project Navigator。如果他們想在設計方案（Virte-4 與 Virte-5 器件中的 MicroBlaze^TM 軟處理器或 PowerPC 處理器）中添加微處理器內核，應激活 XPS 工具。 

XPS 包括高級向導工具 BSB，使用戶能夠通過一系列鼠標點擊選擇在設計方案中采用的微處理器（最多兩個）。用戶還可便捷地選擇所需的外設集與設計拓撲。BSB 隨后可自動生成包括軟硬件平臺的可平穩運行的完整嵌入式系統，這些平臺可通過 XPS 輕松實施。該工具隨后將自動實施。較早版本的 BSB 一次只允許用戶實施單個處理器及其外設。而現在，ISE 設計套件 11.1 軟件中的新版 BSB 使用戶既可實施單處理器設計方案，也可實施雙處理器方案，而且配合了相關的外設。 

BSB 還可提供進一步功能，使用戶在幾個窗口中通過一系列鼠標點擊指定要使用的開發板。隨后用戶可在設計方案中選擇實施單個處理器或雙處理器。他們可指定是否需要處理器使用 FPU，并明確目標處理器、總線性能以及每個處理器的存儲器分配／要求（有時需要額外的 FPGA 資源）。用戶隨后可根據自己的意愿選擇添加至每個處理器的 MPU 外設，并指定是否需要給定的外設專用于單處理器或由雙處理器共享。用戶指定完所有特性后，就可在 XPS 中根據需要查看、放大與實施設計方案。XPS 可精細控制連接，也就是說可獲得設計方案的各種視圖，其中包括方框圖以及系統組裝視圖。XPS 使用戶能夠進行詳細的分析，并手動調節設計方案中的各個塊。用戶對設計方案滿意后，就可使 XPS 自動實施設計（XPS 將自動在后臺運行 ISE 工具）。此外，XPS 還可自動為設計方案的所有硬件組件提供必需的驅動程序。 

Platform Studio 的一個全新的特性有助于用戶在 SDK 的 XML 文件中導出設計方案。XML 文件包含設計方案中硬件、存儲器映射以及外設的描述信息，同時還包括所有硬件外設的數據表單。 

用戶導入 XML 文件至 SDK 后，就可在業界標準的 Eclipse 軟件開發環境下打開設計方案（不是以硬件設計為中心的 GUI），大多數軟件開發人員對這種環境都很熟悉，也是他們目前開發應用軟件所常用的環境。 

使用 SDK，用戶還可通過下拉菜單定義所要使用的操作系統。隨后該工具便可編輯操作系統，以及適用于設計硬件外設的驅動程序。用戶可在工具中啟動軟件項目，創建軟件應用，執行軟件調試，建立描述，并向處理器下載應用代碼。此外，SDK 還提供了一系列測試應用，其中包括Dhrystone、數種存儲器與外設測試，以及 Xilkernel 演示調度程序。 

增強的 Platform Studio 版本可實現版本的修訂歷史跟蹤功能，為設計人員提供了漸進性更改設計方案的功能，并確保設計人員能根據需要返回到以前的版本。 

DSP 版 

新的 DSP 版包括賽靈思邏輯版以及賽靈思 DSP捆綁包（System Generator 開發環境和AccelDSP 綜合工具）。參見圖 3。 

圖 3：DSP 版 

DSP 版主要以算法開發人員為目標受眾，可幫助他們在賽靈思 FPGA 中實施復雜的算法。由于工作流程高度自動化，因此用戶無需熟悉 HDL。 

在流程中，算法開發人員首先在 The MathWorks 推出的 MATLAB 軟件環境中創建算法和算法的行為模型，然后再在 MathWorks’ Simulink 產品中測試行為模型，在 MATLAB 和 Simulink 軟件之間迭代調試算法，直到算法行為達到預期為止。隨后，用戶則能用賽靈思 DSP 版來優化和實施賽靈思 FPGA 算法。 

算法開發人員可在 DSP 版中用 System Generator 來取代構成所有、大部分或部分算法的行為模塊。這些模塊包含了賽靈思 CORE Generator 庫中的優化 IP，也就是說用戶也能通過定制黑盒子用自己的HDL來取代所有或部分模塊。如果用戶在MATLAB軟件中創建了定制算法但沒有算法的 VHDL 表達，那么算法開發人員可用 AccelDSP 綜合工具自動將定制算法綜合到 VHDL 中，并創建新的 System Generator 模塊。該模塊可用 System Generator設計中的其他模塊來替代。System Generator 中的所有算法模塊被填充后，用戶按下按鈕，System Generator 就能自動運行 ISE 軟件的放置和布線工具，讓工具自己去實施 FPGA 算法表達。這樣，算法開發人員只需幾分鐘就能在賽靈思 FPGA中實施算法，并了解算法在真實硬件上的工作情況。 

DSP 版可鏈接至 Simulink 軟件，這使算法開發人員能夠在 Simulink 和 MATLAB 環境中重復使用已開發的測試基準來測試其算法，從而確保硬件算法和軟件算法的版本行為一致。此外，算法開發人員還能結合使用 DSP 版及 Simulink 和 MATLAB 軟件來執行協同仿真任務，同時還能對算法進行故障排除和修改，以實現最佳的性能與功能。例如，如果算法開發人員在開發過程中發現眾多行為模塊之一需要調整，則可在 FPGA 中運行已知狀態良好的模塊，以便通過對故障模塊的反復調節測試迭代來加速驗證工作。硬件協同仿真的運行速度比純軟件仿真加快了 1,000 倍；而且算法越復雜，硬件仿真相對于軟件仿真的加速就越明顯。 

在 ISE 設計套件 11.1 軟件中，System Generator 工具可運行在 Linux 與 Microsoft Windows 上。 

系統版 

系統版提供了賽靈思產品旗下的所有工具，適用于賽靈思器件的各類開發人員和開發團隊。嵌入式版包含邏輯版加 EDK，DSP 版包含邏輯版和賽靈思 DSP Bundle，而系統版則包括邏輯版加 EDK 再加上賽靈思 DSP Bundle。 

系統版流程中的所有工具均包括以上所述的全部 ISE 設計套件 11.1 軟件更新，并提高了邏輯、嵌入式以及 DSP 工具流程之間的互操作性。 

WebPACK工具 

除了推出 ISE 設計套件 11.1 軟件的不同新配置版本外，賽靈思還更新了可供免費下載的ISE WebPACK 工具。在 ISE WebPACK 的 10.1 版本中提供了 PlanAhead 的限制版，而 ISE 11.1 WebPACK 工具則包括 PlanAhead（參見邏輯版章節的相關介紹）完整版的所有實用工具，但僅支持有限數量的器件。 

獨立工具 

賽靈思目前正為客戶提供能夠充分滿足其各種需求的 ISE 軟件的各種新型配置版本。一些客戶可能希望在現有流程版本的基礎上再額外購買某些工具的許可證，因而除了推出邏輯版、嵌入式版、DSP 版以及系統版的配置版本之外，客戶還能將 SDK、ChipScope Pro 分析器、EDK 工具及賽靈思 DSP Tools Bundle（包括 System Generator 加 AccelDSP 綜合工具）作為獨立工具單獨購買其許可證。 

SDK 版本只包括嵌入式軟件工具，主要面向開展嵌入式應用開發、建模和調試的設計團隊成員。希望針對其設計進行一些嵌入式軟件開發的 DSP 版客戶也會發現 SDK 非常實用，并能夠充分發揮 ISE 設計套件 11.1 軟件將 System Generator 和 SDK 相集成的顯著優勢。作為獨立工具的SDK不包括任何FPGA邏輯實施或仿真工具，因此對硬盤占用很少。 

例如，如果用戶希望向其設計流程添加嵌入式應用開發功能，那么他們可將 EDK 作為獨立工具購買。同樣，如果他們希望向設計流程添加 DSP 算法開發，也可單獨購買賽靈思 DSP Tools Bundle 的許可證。 

ISE 設計套件 的許可證 

賽靈思推出的 ISE 11.1 設計套件 擁有全新的工具許可管理方案。在本版本產品發布之前，賽靈思工具的許可管理主要采取基于用戶的方式，即每名用戶都需要一個許可證才能使用工具，任何工具都不提供流動許可證。 

從 ISE 設計套件 11.1 軟件開始，賽靈思將以兩種配置方式提供工具：節點鎖定式，即在單臺計算機上鎖定許可證；以及流動式，即許可證駐留于客戶的網絡服務器上。節點鎖定式使客戶能夠將任何賽靈思工具的許可證下載到特定的工作站。多個用戶能夠共享使用運行在該工作站上的賽靈思軟件。流動許可證使用戶能將單個許可證下載到其服務器上，以使設計人員無論位于全球任何位置都能同時使用該許可證。賽靈思也以節點鎖定和流動配置方式提供獨立工具的許可證。請參見表 1。 

表 1：新工具流程配置的特性 

結論 

為了更好地適應客戶不同技能水平的需要，幫助客戶用賽靈思 FPGA 目標設計平臺開展技術創新，賽靈思在精煉設計方法方面邁出了一大步。ISE 設計套件 11.1 軟件可提供四種最新的工具流程配置，能夠充分滿足邏輯設計人員、嵌入式系統開發人員、DSP 算法開發人員以及系統集成商的各種需求。 

修改記錄 

下表顯示了本文件的修改記錄： 

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