Xilinx Vivado的使用详细介绍（3）：使用IP核

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。

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。

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。

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
mul(...)语句实例化了mult_gen_0类型的模块对象mul，并将clk、a、b、p作为参数传入。

module demo(
);

reg clk = 0;
always #10 clk = ~clk;

wire [3:0] a = 7;
wire [3:0] b = 8;
wire [7:0] p;

mult_gen_0 mul (
  .CLK(clk),  // input wire CLK
  .A(a),      // input wire [3 : 0] A
  .B(b),      // input wire [3 : 0] B
  .P(p)      // output wire [7 : 0] P
);

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。

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

在框图空白处右击，选择Add IP。

可以直接搜索需要的IP核，双击确认。

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。

仿真测试

右击框图设计文件design_1，选择Create
HDL Wrapper。

选择第二项并点击OK。

打开生成的design_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design_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。

wire [3:0]a = 8;
wire clk;
wire [7:0]p;

reg c = 0;
always #10 c <= ~c;
assign clk = c;

在Simulation Sources文件夹下，设置design_1_wrapper.v为行为仿真的顶层文件（右击，选择Set
as Top）。

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。

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