Vivado 2021.1 安装实战：从零搭建带 SDK 的 FPGA 开发环境

你是不是正准备开始 FPGA 项目，却被一堆安装文档搞得头大？尤其是看到“Vivado + SDK”这种组合时，总担心漏掉哪一步会导致后面软件打不开、工程编译失败？

别急。本文就是为第一次接触 Xilinx 工具链的开发者量身打造的一份真实可操作的《vivado2021.1安装教程》。我们不讲空话套话，只聚焦一件事：如何在 Windows 或 Linux 上干净利落地完成 Vivado 2021.1 的完整安装，并确保 SDK 成功集成、随时可用。

这不仅是环境部署，更是你进入 Zynq、MicroBlaze 软硬件协同开发世界的第一步。

为什么是 Vivado 2021.1？它适合谁？

虽然现在已有更新版本（如 2023.x），但Vivado 2021.1 依然是工业界和高校教学中最稳定的“黄金版本”之一。原因很实际：

• 对 Artix-7、Kintex-7、Zynq-7000 等经典器件支持完善；
• 安装包结构清晰，SDK 功能完整保留（不像后期版本逐渐向 Vitis 迁移）；
• 社区资源丰富，出问题容易找到解决方案；
• WebPACK 免费授权已覆盖绝大多数学习与中小型项目需求。

如果你正在做毕业设计、课程实验、原型验证，或者维护一个老项目，那么选择Vivado 2021.1 是最稳妥的选择。

✅ 特别提醒：本文所述“SDK”指 Vivado 内置的传统嵌入式开发工具（基于 Eclipse），不是独立运行的 Vitis。对于初学者来说，这套组合更直观、更容易上手。

安装前必看：系统要求与避坑指南

很多人安装失败，其实问题不出在工具本身，而是忽略了最基本的软硬件条件。以下是经过多次实测总结的关键点：

常见“隐形杀手”

• 🔴杀毒软件拦截：某些安全软件会阻止xsetup.exe解压或写入临时文件，导致安装卡在 99%。
• 🔴磁盘满或权限不足：Linux 下若/tmp目录空间不足，解压阶段就会失败。
• 🔴网络不稳定：在线安装模式可能中断，推荐下载离线完整包。

📌最佳实践：

• 提前关闭防火墙和实时防护；
• 清理%TEMP%（Windows）或/tmp（Linux）目录；
• 下载Unified Full Installer离线包，避免依赖网络。

手把手安装流程：Windows 与 Linux 通用指南

第一步：获取安装包

前往 Xilinx 官方下载页面 ，登录你的免费账户（没有就注册一个），搜索：

Vivado HL Design Edition 2021.1: Full Installer

选择对应平台的离线安装包：

• Windows：Xilinx_Unified_2021.1_xxxx_Win64.exe
• Linux：Xilinx_Unified_2021.1_xxxx_Lin64.bin

⚠️ 注意：完整包大小约 35GB，请预留足够时间下载。

第二步：解压并启动安装程序

Windows 用户

直接双击.exe文件即可自动解压并启动图形界面。

或者手动解压（适用于无法双击运行的情况）：

tar -xzf Xilinx_Unified_2021.1_xxxx_Win64.tar.gz cd Xilinx_Unified_2021.1_xxxx_Win64 .\xsetup.exe

Linux 用户

赋予执行权限后运行：

chmod +x Xilinx_Unified_2021.1_xxxx_Lin64.bin ./Xilinx_Unified_2021.1_xxxx_Lin64.bin

该命令会自动解压到当前目录下的Xilinx_Unified_2021.1_xxxx_Lin64文件夹，并启动xsetup图形安装器。

💡 若提示缺少 GUI 支持，请确认已安装桌面环境及 GTK 库。服务器用户可通过 SSH + X11 Forwarding 连接：ssh -X user@host

第三步：图形化安装向导详解

打开xsetup后，进入标准安装流程：

1. 选择 New and Upgrade Installation
   → 升级旧版也走这个入口。

2. Accept License Agreements
   → 勾选所有协议继续。

3. Select Installation Type

这是最关键的一步！请务必勾选以下组件：

✅ Vivado HL Design Edition
✅ Embedded Development (Includes SDK) ← 包含 SDK
✅ Vivado Simulator (Recommended) ← 用于仿真测试

❌ 不需要的话可以取消：Documentation Navigator、Model Composer、Vitis HLS 等高级模块。

4. 设置安装路径

示例：
- Windows:C:\Xilinx\Vivado\2021.1
- Linux:/opt/Xilinx/Vivado/2021.1

⚠️ 再次强调：路径中不能有中文、空格或特殊字符！

5. 确认组件列表，点击 Install

安装过程通常耗时1～3 小时，取决于硬盘读写速度。期间请保持电脑开机、不休眠、不断电。

📌 小技巧：可以在任务管理器中观察unzip和make进程是否活跃，判断是否卡死。

第四步：许可证激活 —— 让工具真正可用

安装完成后，首次启动 Vivado 会提示许可证未激活。

别慌，WebPACK 免费版完全够用！

获取免费许可证步骤：

1. 打开 Vivado；
2. 菜单栏 →Help → Manage License → Activate Licenses；
3. 点击Get Free WebPACK License；
4. 自动跳转至 Xilinx License Manager ；
5. 登录账号，生成并下载.lic文件；
6. 回到 License Manager →Load License→ 导入.lic文件。

✅ 成功后状态显示为 “Valid” 即可正常使用。

💬 补充说明：WebPACK 支持大部分 7 系列器件（包括 Zynq-7000），仅限制部分高端功能（如 PCIe、高速串行接口等）。对于学习和一般开发完全足够。

如何验证 SDK 是否成功集成？

很多教程到这里就结束了，但真正的考验才刚开始：SDK 能不能正常打开？工程能不能编译？

下面是一个简单却有效的验证流程，只需 5 分钟即可确认整个工具链是否健康。

实操验证步骤

1. 打开 Vivado；
2. 创建新项目 → 选择RTL Project；
3. 输入名称（如test_zynq）→ 跳过添加源文件；
4. 在 Boards 页面选择一块 Zynq 开发板（如 ZedBoard 或 MicroZed）；
5. 进入设计界面后，点击Create Block Design；
6. 添加 IP：搜索ZYNQ7 Processing System并加入；
7. 右键 →Run Block Automation（自动生成时钟和复位）；
8. 点击顶部菜单：File → Export → Export Hardware；
   - 勾选Include bitstream
   - 输出路径默认即可
9. 再次点击：File → Launch SDK

🎯 成功标志：
- SDK 窗口顺利弹出；
- 左侧 Project Explorer 显示硬件平台（.hdf文件）；
- 可新建 Application Project（如 Hello World）；
- 编译后生成.elf文件，无报错。

如果以上全部通过，恭喜你！你的vivado2021.1安装教程已圆满完成。

SDK 是怎么工作的？理解 .hdf 与 BSP 的关系

你以为点了“Launch SDK”只是打开了另一个软件？其实背后有一套精密的数据传递机制。

核心逻辑链路

Vivado → Export Hardware (.hdf) → SDK → Parse .hdf → Generate BSP → Develop C App

其中：

• .hdf（Hardware Description File）：由 Vivado 导出，包含处理器类型、内存映射、外设地址、中断配置等关键信息；
• BSP（Board Support Package）：SDK 根据 .hdf 自动生成的底层支持包，提供驱动、头文件和初始化代码；
• Application Project：你在 SDK 中写的 C/C++ 程序，链接 BSP 后生成可执行 ELF 文件。

举个例子：当你在 Block Design 中添加了一个 AXI GPIO 控制 LED，Vivado 会在 .hdf 中记录它的基地址和中断号。SDK 读取后，自动生成xgpio.h和相关函数，你只需要调用XGpio_DiscreteWrite()就能控制引脚，无需手动查寄存器手册。

这就是“软硬件协同设计”的精髓所在。

经典案例：用 SDK 控制 PL 端 GPIO 点亮 LED

让我们动手写一段真实的代码，看看 SDK 到底有多强大。

场景描述

目标：在 ZedBoard 上通过 PS 处理器控制 PL 端的 GPIO，实现 LED 闪烁。

步骤回顾（Vivado 部分）

1. 添加 ZYNQ IP；
2. 启用 MIO/EMIO，连接 AXI GPIO；
3. 导出硬件（含比特流）；
4. 启动 SDK。

SDK 编程实战

新建 Application Project → 选择 Empty Application → 编写如下代码：

#include "xparameters.h" #include "xgpio.h" // 从 xparameters.h 中获取设备 ID 和通道 #define LED_DEVICE_ID XPAR_AXI_GPIO_0_DEVICE_ID #define LED_CHANNEL 1 XGpio Gpio; int main() { int Status; u32 led_state = 0; // 初始化 GPIO 设备 Status = XGpio_Initialize(&Gpio, LED_DEVICE_ID); if (Status != XST_SUCCESS) { return XST_FAILURE; } // 设置 GPIO 为输出模式 XGpio_SetDataDirection(&Gpio, LED_CHANNEL, 0x0); while (1) { XGpio_DiscreteWrite(&Gpio, LED_CHANNEL, led_state); led_state ^= 0x1; // 翻转状态 for (int i = 0; i < 1000000; i++); // 简单延时 } return 0; }

📌 关键点说明：

• XPAR_*宏定义来自.hdf解析结果，每次硬件变更后需重新生成 BSP；
• 如果修改了 GPIO 数量或连接方式，必须右键 BSP 工程 →Rebuild，否则会出现 “undefined reference” 错误；
• 延时不精准，仅用于演示；正式项目建议使用定时器中断。

编译 → Run As →Launch on Hardware (System Debugger)

观察开发板上的 LED 是否开始闪烁。如果是，说明软硬件全线贯通！

常见问题与调试秘籍

别以为安装完就万事大吉。以下是新手最容易踩的五个坑，附赠解决方法。

💡终极建议：遇到问题先看日志！

• Vivado 日志：<project_dir>/vivado.log
• SDK 日志：工作空间下.metadata/.log
• 安装日志：/tmp/Xilinx/install_log.txt（Linux）或%TEMP%\Xilinx\（Windows）

最佳实践建议：让你的开发环境更稳定

• ✅定期备份安装目录：重装系统太痛苦，提前打包/opt/Xilinx或C:\Xilinx；
• ✅使用 Tcl 脚本自动化流程：复杂设计可用create_project.tcl一键重建；
• ✅分离硬件与软件工程：Vivado 管 .xpr，SDK 管 .workspace，便于团队协作；
• ✅启用 Git 版本控制：忽略 build 产物（.bit,.elf,.metadata），只提交源码；
• ✅优先选用 WebPACK 支持器件：避开需要付费授权的功能，降低入门门槛。

写在最后：掌握 vivado2021.1安装教程，只是开始

安装 Vivado 2021.1 并成功集成 SDK，看似只是一个准备工作，实则是你踏入 FPGA 嵌入式开发大门的第一步。

你会发现，后续的每一个环节——从 Block Design 搭建系统，到 SDK 编写裸机程序，再到联合调试——都建立在这个稳定环境的基础之上。

而今天你亲手完成的这一次安装，未来某天回头再看，或许正是那个改变你技术轨迹的起点。

如果你在安装过程中遇到了其他挑战，欢迎在评论区留言讨论。我们一起把这条路走得更稳、更快。

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