EDA技术和可编程逻辑器件.ppt

EDA技术和FPGA设计综述
EDA第一讲
第一章概述
第二章 FPGA设计综述
EDA(Electronic Design Automation )即电子设计自动化,是将计算机技术应用于电子设计过程而形成的一门新技术,它就是以计算机为工具,在EDA软件平台上,对以图形输入、硬件描述语言HDL为系统逻辑描述手段,形成的设计文件自动完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑综合及优化、逻辑仿真,支持对特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。
EDA的概念
20世纪70年代
MOS工艺的可编程逻辑器件问世
20世纪80年代
20世纪90年代
80年代末
CMOS工艺的复杂可编程逻辑器件应用
FPGA,CAE和CAD技术广泛应用
超大规模可编程逻辑器件面世
EDA技术逐步成熟
EDA技术的发展
将数字系统的功能要求划分成许多模块。
对每一个模块画出真值表。
用卡诺图进行手工逻辑化简,写出布尔代数的表达式。
画出相应的逻辑线路图。
选择元器件,设计电路板。
进行实测和调试。
EDA技术与传统电子设计方法的比较
手工设计的方法
复杂的电路的设计和调试困难。
查找和修改错误十分不便。
设计过程中产生大量的文档,不易管理。
集成电路的设计和实现与具体的生产工艺相关,因此可移植性较差。
EDA技术与传统电子设计方法的比较—续
手工设计的缺点
EDA技术与传统电子设计方法的比较—续
采用硬件描述语言作为设计输入
强大的系统建模、电路仿真功能
适应于高效率大规模系统设计的自顶向下设计方案
开发技术的标准化、规范化以及IP核的可利用性
对设计者硬件知识和硬件经验要求低
EDA技术的特点
利用电路的计算机辅助分析软件,采用硬件描述语言或原理图等输入方法对可编程逻辑器件进行软件仿真和硬件编辑。
缩短产品开发周期、降低成本, 且能最大限度地将设计资源应用到产品设计的各个环节,保证产品在性能、可靠性上适合工业化生产的各个方面。
利用硬件描述语言和EDA软件来完成对系统硬件功能的实现。
设计输入可以使用硬件描述语言(HDL),采用“自顶向下”的设计方法,为设计者提供了一个高效、便捷的设计环境,同时也为充分发挥设计人员的创造性提供了条件。
使用EDA技术的优势
EDA技术被广泛的应用于数字系统的设计
EDA系统构成
EDA技术研究的对象是电子设计的全过程,有系统级、电路级和物理级各个层次的设计;涉及的电子系统从低频、高频到微波,从线性到非线性,从模拟到数字,从通用集成电路到专用集成电路构造的电子系统,因此EDA技术研究的范畴相当广泛。
从FPGA开发与应用角度看,EDA系统应当包含以下五个子模块:1设计输入子模块、2设计数据库子模块、3分析验证子模块、4综合仿真子模块、5布局布线子模块等。
全球提供EDA软件工具的厂商有近百家之多,可以分为两大类:一类是EDA专业软件公司开发的通用EDA软件工具,另一类是半导体器件厂商,为了销售公司产品开发的专用EDA软件工具。
通用EDA软件工具:具有良好的标准化和兼容性,与半导体器件厂商无关。通用EDA软件工具对硬件环境以及操作系统要求比较高,工具资金投入比较大。这些工具功能齐全、性能优良,涉及电子设计的许多领域,如数字电路设计、模拟电路设计、数模混合设计、通信系统设计、自动测试向量生成、仿真综合、仿真验证、电磁兼容设计、IC设计等。比较著名的EDA专业软件公司有:Cadence、Mentor 、Synopsys 等。
专用EDA软件工具:世界上比较有名的PLD器件厂商有Altera、Xilinx、Lattice、Actel、AMD等。这些器件公司开发的EDA软件工具,只能用来开发本公司的PLD器件,这些工具一般都具有前面提到的5个基本模块,操作简单,对硬件环境要求低,资金投入小。专用EDA软件工具可以针对本公司器件的特点进行优化设计,在资源利用率、降低功耗、改善性能等方面都有优势。
EDA软件工具
现场可编程门阵列FPGA是一种数字集成电路:FPGA芯片内部有大量的逻辑块,这些逻辑块是可以编程的,逻辑块之间的连接称为互连资源,这些互连资源也是可以编程的。通过对逻辑块以及互连资源的编程可以实现各种数字电路、数字系统的设计。对FPGA的编程有各种不同的实现方式。
一次性编程OTP(One Time Programmable)器件:只能实现一次编程,编程后形成的电路不可再次修改。
多次编程工艺的FPGA:可以进行重复擦除和编程操作,使修改设计变得非常方便。由于编程工艺不同,有的FPGA器件是非易失性的,关闭电源后,FPGA的编程信息仍然存在;有的FPGA则是易失性的,关闭电源后,FPGA的编程信息丢失。
什么是FPGA