FPGA开发技能(9)快速生成约束XDC文件
前言： 作为一名FPGA工程师，通常公司会对该岗位的人有一定的硬件能力的要求，最基础的就是需要依据原理图的设计进行FPGA工程内的XDC约束添加。人工的看图写约束容易出错，写一个python程序，并由此生成一个可执行程序，双击该程序选择一个由cadence导出的csv文件，即可将csv文件转成xdc文件。不同设计软件导出文件的类型和格式不同，这里仅支持由cadence导出的csv文件。以下是具体的操作步骤。
1.从Cadence导出csv约束文件
选择导出出现如图所示设置框。FPGA Component用于选择所有导出的部分，通常只需导出FPGA各个bank的连接情况即可。Generate Wrapper File勾选会生成一个.v文件，这个.v包含各个引脚的名称，是与csv文件中的名字对应的，但是由于尖括号等格式问题，还是略有不同，所以最好还是在生成的xdc文件上对应vivado工程的top层使用vs code批量修改即可。Exclude Power pins选项勾选会将电源、地等管脚不导出，但是需要在原理图库设计的时候分门别类的设置好，否则cadence软件不能识别这里的设置。语言就勾选与自己对应的即可。File Format中的pin name指的是FPGA Bank上的定义，因此要选择Net Name才是管脚的名字。File Type选择csv格式，cadence无法导出vivado可以直接使用的xdc文件。最后在选择一个导出路径即可。
2.python程序将csv导出为xdc文件。
Vivado工程需要引脚之间的连接才能生成bit流。使用cadence软件设计的原理图可以导出csv文件或者ucf文件，而使用vivado使用以xdc为后缀的文件。使用python读入csv文件，按照一定的格式转换成xdc文件保存，省去了手动添加的步骤。下图是导出csv文件的部分截图，python代码主要执行以下操作：
导出后缀为xdc，前缀与csv文件名一致的文件；
将图中的尖括号替换成中括号；
遍历所有的引脚，将一列当作引脚，将第二列当作引脚名称，结合set_property PACKAGE_PIN形成管脚约束；根据第四列的电压标准生成接口电平约束。
为python代码写一个弹出文件资源管理器选择csv文件的筛选器即可。
源码如下：
import sys
import csv
import tkinter as tk
from tkinter import filedialog
def convert_csv_to_xdc(inputfile):
outputfile = inputfile.replace(".csv", "") + '.xdc'
with open(inputfile, 'rt') as f:
cr = csv.reader(f)
fo = open(outputfile, 'w+')
i = 0
for row in cr:
# 替换总线为方括号
row[1] = row[1].replace("<", "[")
row[1] = row[1].replace(">", "]")
# 生成约束
constraint_pinNumber = "set_property PACKAGE_PIN " + row[0] + " [get_ports {" + row[1] + "}]\n"
level_standard = "set_property IOSTANDARD " + row[2] + " [get_ports {" + row[1] + "}]\n"
# 写约束文件
fo.write(constraint_pinNumber + level_standard)
fo.close()
f.close()
def select_file():
root = tk.Tk()
root.withdraw()
file_path = filedialog.askopenfilename(filetypes=[('CSV Files', '*.csv')])
if file_path:
convert_csv_to_xdc(file_path)
if __name__ == "__main__":
select_file()
3.python生成exe
请先使用pip命令安装pyinstaller工具，可以在命令行中使用pyinstaller -v命令查看是否已安装。使用前两条命令切换至工作目录，使用第三条命令在生成目录中的dist文件夹中找到exe文件即可单独使用。
4.exe使用注意事项
点击exe文件，在弹出的对话框中选择csv文件即可生成对应的xdc文件，其中有一些注意事项如下：
①在单击exe之前，将从cadence提取的csv文件要先把表头信息全部去掉包括pin number这一行表头。
②原理图中一个位宽是32的变量会有32个不同的名字，但在verilog中通常用a[0],a[1]…表示。因此需要手动修改与vivado top文件匹配。
③如果cadence导出电压的一些管脚，删除即可。
5.传送门
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