Xilinx ISE 14.‎7

نرم افزار Xilinx ISE 14.7 -  زایلنیکس ۱۴.۷

زایلینکس - Xilinx، یک شرکت فنآوری آمریکایی، ارائه دهنده انواع چیپهای کاربردی برنامه پذیر دیجیتال می‌باشد. این شرکت، مخترع FPGA بوده و اولین شرکت تولید کننده نیمه هادی با فرایند Fables به معنای تولید بدون ساخت می‌باشد. در واقع زایلنیکس، برترین و معروفترین شرکت تولید FBGA است. انواع PLD، نظیر CPLDها، انواع FPGAها و FPGA-Socها، آی سی های حافظه فلش و نیز دو محصول ISE Design Suite و Vivavo Desin Suite، از جمله محصولات این شرکت می‌باشند.
ISE Design Suite
ISE نرم افزار انحصاری شرکت زایلنیکس بوده، ISE Design Suite محیط توسعه آن برای طراحان برنامه ریز قطعات FPGA می‌باشد. این محیط در واقع از زمانی که پروگرامر، کدنویسی تراشه را آغاز می‌کند تا وقتی به مرحله پیکربندی آن می‌رسد، مجموعه ابزارهای طراحی و تست را بر حسب نیاز و فراخوانی، در اختیار وی قرار می‌دهد. واژه ISE مخفف عبارت Integrated Synthesis Environment و نرم افزار ISE Design Suite، نرم افزاری است که توسط شرکت زایلنیکس برای سنتز و تجزیه و تحلیل طرحهای HDL تولید شده است. سنتز در واقع یک دستیار طراحی است که به شکل خودکار، توصیف طراحی را از یک فرمت به فرمت دیگر تبدیل می‌کند. HDL ها گزینه های مناسبی در استفاده به عنوان واسط ورودی و خروجی  برای سنتز کننده های سخت افزار هستند. ابزارهای سنتز FPGA، فرمت توصیفهای سخت افزاری را به فرمت فایل مورد نیاز برای پروگرام کردن FPGA سنتز می‌کنند که میتواند توسط برنامه نویس FPGA مورد استفاده قرار بگیرد. نرم افزار ISE  نرم افزار بسیار قدرتمند با سرعت محاسبه و پردازش بسیار بالایی است که برای طراحی های FPGA استفاده می‌شود.
نرم افزار ISE Design Suite در واقع یک محیط طراحی برای محصولات FPGA از شرکت زایلنیکس است و کاملاً با معماری چنین تراشه هایی سازگار است و نمی توان آن را با محصولات FPGA از دیگر کمپانیها به کار گرفت. Xilinx ISE در درجه اول برای سنتز مدار و طراحی آن مورد استفاده قرار میگیرد، اما قابلیتها و امکانات منعدد دیگری نیز دارد. از جمله اینکه، به توسعه دهنده این امکان را می دهد که طرحهای خود را کامپایل کند، تجزیه و تحلیل زمانی انجام داده، نمودارهای RTL را بررسی کند. علاوه بر این، طراح به کمک این ابزار کارآمد می‌تواند واکنش یک طراحی به محرکهای مختلف را شبیه سازی کند و دستگاه مورد نظر را بر اساس خواسته ها و نیاز برنامه نویس پیکربندی کند.

نرم افزار Xilinx ISE 14.7
نرم افزار Xilinx ISE 14.7 آخرین نسخه از محصول ISE Design Suite است، این ویرایش از Xilinix ISE در سال ۲۰۱۳ منتشر شد. نرم افزار Xilinx ISE 14.7 در ابتدا از تمامی تراشه‌های شرکت زایلنیکس مانند وریتکس ۶، اسپارتان ۶ و همینطور Coolrunner پشتیبانی می‌کرد، اما ایرادی که به آن وارد بود این بود که با سیستم عاملهای ویندوز ۸ و ۱۰ سازگار نبود. به این دلیل، کمپانی زایلنیکس ویرایش دیگری از نرم افزار ISE Design Suite را که قابل اجرا بر روی سیستم عاملهای ویندوز ۱۰ بود، به بازار عرضه کرد. اما این نسخه از نرم افزار ISE نیز دارای ایراداتی بود، از جمله اینکه، این ویرایش از نرم افزار ISE، فقط از سری تراشه های اسپارتان ۶ پشتیبانی می‌کرد و به این خاطر، کاربرانی که با تراشه‌های قدیمی تر کار می‌کردند، چاره‌ای جز استفاده از ویندوز ۷ نداشتند. این نقیصه، دلیل و محرکی برای به روز رسانی نرم افزار ISE و انتشار ویرایش جدید دیگری از این ابزار توسعه کارآمد و محبوب توسط شرکت زایلنیکس شد. این به روز رسانی که در اواخر سال ۲۰۱۹ توسط شرکت زایلنیکس منتشر شد، ضمن اینکه از کلیه تراشه‌های زایلنیکس پشتیبانی می‌کند، با سیستم عاملهای ویندوز ۱۰ نیز سازگار بوده و به سادگی قابل نصب روی آنها می‌باشد.

در نرم افزار Xilinx ISE 14.7 کلیه گزینه‌ها و امکانات طراحی در اختیار طراحان و مهندسین قرار می‌گیرد تا برای پیاده سازی طرحهای خود از آنها بهره ببرند. اکنون با استفاده از ابزار Project Navigator در نرم افزار Xilinx ISE 14.7 می‌توان به تمامی کامپوننتها و ابزار ISE دسترسی داشته و به راحتی آنها را متناسب با نیاز خود فراخوانی کرد. اکنون با گذشت چند دهه از عمر Xilin ISE، مجموعه نرم افزاری ISE پیشرفت و بهبود بسیاری یافته، به تکامل رسیده و بسیار قدرتمندتر از قبل شده است. این محصول، اکنون به عنوان یک ابزار طراحی قدرتمند و بینظیر برای طراحی و پیاده سازی مدارهای دیجیتال مبتنی برFPGA در بین متخصصین این شاخه، محبوبیت بسیاری پیدا کرده است. تا کنون ویرایشها و به روز رسانیهای متعددی از نرم افزار Xilinx ISE 14.7 منتشر شده است که هر یک از آنها بسته به فرآیند طراحی از مولفه‌های متفاوتی پشتیبانی می‌کنند. ویرایشهای مختلف نرم افزار Xilinx ISE 14.7 شامل Embedded Edition ،System Edition ،WebPack و LabTools می‌باشد. کاملترین نسخه در بین این ویرایشها، System Edition است که همه وجوه طراحی را پوشش می‌دهد. در ادامه، معرفی کوتاهی خواهیم داشت بر این ویرایشها:

•  ویرایش Embedded Edition
این ویرایش شامل مجموعه کاملی است از IP Coreها که هسته‌های نرم افزاری از پیش آماده و در واقع بلوکهایی از داده ها هستند که می‌توان از آنها برای ساخت FPGAها و ASICهای یک محصول استفاده کرد. از جمله مهمترین این IpCoreهای ارائه شده در این ویرایش، میکروبلیز است، میکروبلیز در واقع میکروکنترلر ویژه کمپانی زایلنیکس است که می‌تواند به عنوان یک IP ‪(intellectual property)‬  در کنار طرح اصلی شما به کار گرفته شود. از جمله کامپوننتهای این ویرایش که هسته اصلی ISE Design Suite محسوب می‌شود، (Xilinx Platform Studio (XPS و Xilinx Software Development Kit یا (SDK) هستند، که برای پیاده سازی پردازنده های سیستمهای توکار و یا نهفته به کار می‌روند. این ویرایش Xiline ISE، عمده تکنیکها و جریانهای طراحی را پوشش داده، پشتیبانی می‌کند.

•   ویرایش System Edition
از دیگر ویرایشهای ISE که در نرم افزار نرم افزار Xilinx ISE 14.7 قابل مشاهده میباشد ویرایش System Edition است، که بر پایه ویرایش Embedded Edition ایجاد شده است. این ویرایش، شامل تمامی ویژگیهای استاندارد و معمول ISE Design Suite به علاوه پشتیبانی از System Generator for DSP است. System Generator for DSP، یک ابزار طراحی صنعتی برای تعریف، تست و پیاده سازی الگوریتمهای DSP، با کارایی بالا در دستگاههای زایلنیکس است. System Generator for DSP در واقع به عنوان یک جعبه ابزار اضافی برای MathWorks Simulink طراحی شده است. System Generator for DSP از IP موجود از قبل بهینه شده برای FPGA استفاده می‌کند که می‌تواند توسط کاربر برای رسیدن به اهداف مربوط به کیفیت و هزینه الگوریتمهاا پارامتردهی شود. برای استفاده از System Generator، باید نرم افزار متلب را نصب کرده، آن را پیکربندی کنید.

•    ویرایش WebPack
ویرایش WebPack از ISE ، کاملا رایگان بوده، اما دارای محدودیتهای زیادی نسبت به ویرایشهای دیگر است. به عنوان مثال، قابلیت استفاده از میکروبلیز و System Generator را ندارد و همچنین استفاده از ISIM در آن، با محدودیتهایی همراه است. این ویرایش از ISE، پی در پی و همگام با ISE Design Suite استاندارد، به روز رسانی می‌شود.

•   ویرایش LabTools
ویرایش LabTools مناسب برای آن دسته از کاربران است که فاز طراحی و توسعه کد را پشت سر گذاشته‌اند و می‌خواهند از ابزار ChipScope که یکی از نرم‌افزار‌های مجموعه ISE است، به منظور برنامه ریزی تراشه، آزمون و خطایابی و رفع اشکال آن استفاده کنند. 

در ادامه به ذکر برخی ابزار و قابلیتهای نرم افزار Xilinx ISE 14.7 می‌پردازیم:

طراحی با Project Navigator
قسمت اصلی محیط توسعه ISE Design Suite، ابزاری است با عنوان Project Navigator که قابلیتها و امکانات متعددی را در اختیار طراح قرار می‌دهد. قابلیت فراخوانی ابزار و مولفه‌های طراحی، اجرای آنها، شبیه سازی و رفع خطا، از جمله این امکانات در نرم افزار Xilinx ISE 14.7 است. مدیریت فایلهای سورس، کنترل مراحل طراحی، تبدیل فرمتها به هم با استفاده از سنتز و نیز پیاده سازی طرح، وظایف اصلی ابزار Project Navigator را تشکیل می‌دهند.

شبیه سازی با ISIM Simulator
شبیه ساز ISim در Project Navigator قرار گرفته است. این شبیه ساز در واقع به منظور مرور و بررسی کارکرد کدهای HDL و نیز مدارهای دیجیتال درون Project Navigator تعبیه شده است. ISim یک شبیه ساز کامل و سبک است که نیاز به لایسنس خاصی نداشته، قابلیتهای متعددی دارد. از جمله این امکانات و قابلیتهای شبیه ساز ISim می‌توان به مواردی چون ردیابی موج، قابلیت مشاهده Waveform مستقل، نمایش و مشاهده شکل موج Modualها و Sub-Modualها، اشکال زدایی منبع HDL، قابلیتهای پس از پردازش، پشتیبانی از VHDL-93 و Verilog 2001 اشاره کرد.

ابزار PlanAhead 
ابزار PlanAhead در ابتدای کار، باهدف جایگزینی با ابزار Project Navigator ارائه شد، اما مورد استقبال طراحان قرار نگرفت، به این دلیل، کاربری آن تغییر داده شده و محدود به مشخص کردن محل استقرار ورودی خروجیهای طرح روی پینهای تراشه‌ها و تعریف قیدهای مکانی شد. با استفاده از نرم افزار PlanAhead می‌توانید نتایج پیاده سازی و زمانبندی را مشاهده کرده تا به راحتی بتوانید منطق بحران را تجزیه و تحلیل کرده و تصمیمات هدفمندی را برای بهبود عملکرد طراحی با floorplanning، اصلاح محدودیت و بسیاری از تنظیمات Synthesis و پیاده سازی اتخاذ کنید.

پیکربندی با IMPACT
IMPACT، ابزاری است که به منظور مدیریت فایلهای پیکربندی و نیز برنامه ریزی تراشه‌های FPGA در Project Navigator و PlanAhead قرار داده شده است. تولید فایل BIN و یا MSC، همچنین برنامه ریزی فایل Bit از طریق پروتکل جی تگ روی تراشه، از جمله قابلیتهای ابزار Impact است.

دیباگ با Chipscope
ابزار Chipscope که درون Project Navigator تعبیه شده است، بعد از پیکربندی تراشه، در فاز اشکال زدایی و خطایابی به کار گرفته می‌شود. ChipScope در واقع مجموعه‌ای از ابزارهای ساخته شده توسط  کمپانی زایلنیکس است که با استفاده از آنالیزور منطقی مجازی، به شما امکان می‌دهد سیگنالهای داخلی طراحی خود را در داخل یک FPGA مورد بررسی قرار دهید، همانطور که با آنالیزور منطقی انجام می‌دادید. به عنوان مثال، در حالی که طراحی شما روی FPGA در حال اجرا است، می‌توانید برخی اتفاقات خاص را در زمان مشخصی راه اندازی کرده و هر یک از سیگنالهای داخلی طراحی خود، مشاهده و بررسی کنید.

طراحی پردازنده با XPS
XPS، ابزار بسیار قوی و کارآمدی از مجموعه ابزارهای ISE است که به منظور کار با پردازنده‌ های نرم افزاری و سخت افزاری مختلف، ایجاد شده است. قابلیت سفارشی سازی پردازنده های نرم افزاری، از جمله امکاناتی است که این ابزار در اختیار کاربران خود قرار می‌دهد.نرم افزار Xilinx ISE 14.7