工程设计

EE141工程设计1DAE1集成电路工程设计史江一西安电子科技大学微电子学院2010年12月8日E-mail:[e-mail]141AE2工程设计2主要内容通过开发一款具体芯片工程的过程，掌握现代集成电路的设计方法。开发一款小规模芯片使用VerilogHDL进行芯片功能描述和设计建模遵循良好的可综合代码风格通过针对具体应用研究实现集成电路的应用方案开发与实现。EE141工程设计3DAE3一、课程简介DEE141AE4工程设计4课程形式课堂（4~8学时）题目实习–分组实践–选择题目DEE141AE5工程设计5前导实践性知识集成电路工程设计流程DEE141AE6工程设计6Top-DownDesignFlow系统说明建立系统级模型、仿真设计输入逻辑综合系统划分前仿真布局布线版图参数提取后仿真数据输出GDSSystemLevelLogicalLevelPhysicalLevel提出系统的总体指标，包括关键功能、子系统划分、各子系统功能特点以及重要的端口特性、功率消耗、封装要求以及主要的接口要求；VLSI产品规划与设计流程DEE141AE7工程设计7从idea=产品DEE141AE8工程设计8DEE141AE9工程设计9代码风格覆盖率CodeCoverage指示Verilog代码描述的功能多少被验证。有三种计算方法，Statementcoverage(blockcoverage)，验证过程中，设计代码被执行的语句数量。监视代码执行过程中的异常或一些标注例外。Pathcoverage，即分支覆盖率，在设计中往往通过分支控制语句来完成对功能的控制，将所有分支控制语句的控制状态进行组合，产生一定数量语句执行path。Pathcoverage指示所有的语句执行path是否都得以执行。ExpressionCoverage，即表达式覆盖率，指示分支控制语句的控制条件是否全部有效。DEE141AE10工程设计10StatementcoverageDEE141AE11工程设计11PathcoverageDEE141AE12工程设计12ExpressioncoverageDEE141AE13工程设计13综合DEE141AE14工程设计14FloorPlanDEE141AE15工程设计15RoutingDEE141AE16工程设计16CadenceVirtuosoDEE141AE17工程设计170.13um12.85x12.86mm28MgateCountDEE141AE18工程设计18芯片照片metal4DEE141AE19工程设计19ASIC研制过程DEE141AE20工程设计20ASIC研制过程EE141工程设计21DAE21二、工程题目DEE141AE22工程设计22题目1：基于8位MCU系统的电阻值测量电路目标：利用8位MCU来设计一个电阻值测量系统，利用该系统可以测量一个可变电阻的阻值。设计要求：给出电阻测量系统的硬件电路原理图设计；电阻值的计算可以采用软件来进行转换得到，将计算得到的电阻值存放到指定内存变量中，代码可以用汇编完成；定时测量电阻值，并更新变量，可采用查询方式完成数据采集操作，也可以采用中断的方式来完成上述操作。DEE141AE23工程设计23题目2：基于8位MCU系统的PWM电路的产生设计目标用8位MCU最小系统设计实现一个脉冲宽度调制（PWM）LED灯调光电路，由8位MCU最小系统控制的电路可用于控制外部LED灯的亮度。设计要求：1.给出脉冲调光系统电路原理图设计；2.脉冲宽度的修改可以采用定时修改的方法，定时修改控制脉冲宽度的时间常数值，软件代码可以用汇编完成；DEE141AE24工程设计24题目3：基于状态机的一个4位转8位总线桥电路设计目标：利用所学过的状态机设计方法，设计一个RTL级电路，来完成一个4位总线到8位总线的转换桥电路。设计要求：1.转换桥硬件电路用Verilog代码实现，在ModelSim仿真环境中进行仿真实现，可以不对电路进行综合。2.给出至少2组测试结果；3.需要提交Verilog代码，完成的状态机设计等结果。DEE141AE25工程设计25题目4:电梯控制器电路设计设计内容实现一个（-B2~40）层的电梯控制器，能够实现分①奇偶层控制；②20层以下、20层以上分别控制；③安全控制（运行中层以内不响应5）；④安全报警；⑤开关门控制；⑥手动控制；⑦对讲控制。设计要求（1）设计目标参照现有高层楼宇的高速电梯控制器，可以是通过电梯轿箱内控制，或者楼层控制方式（2）以one-hot状态机编码方式设计实现电梯状态机控制。（3）设计Testbench来测试所设计的电梯控制器硬件电路。（4）利用Testbench，在ModelSim环境下仿真验证设计波形，并给出实验结果。（5）需要提交Verilog代码。（6）完成FPGA实现与测试（选做）。DEE141AE26工程设计26题目5:基于verilogHDL的PWM电路的产生设计目标用verilogHDL设计实现一个脉冲宽度调制（PWM）LED灯调光电路，用于控制外部LED灯的亮度。设计要求：（1）给出脉冲调光系统电路原理图设计；（2）脉冲宽度的修改可以采用外部中断方式修改；（3）设计Testbench来测试所设计的硬件电路。（4）利用Testbench，在ModelSim环境下仿真验证设计波形，并给出实验结果。（5）需要提交Verilog代码。（6）完成FPGA实现与测试（选做）。DEE141AE27工程设计27其它自选项目简易计算器、万能日历、地铁售票机、秒表、倒计时提醒、冬夏路灯控制器、超市收银、仓储管理、停车收费、……EE141工程设计28DAE28三、工程要求DEE141AE29工程设计29开发小组（1-2人）需求分析项目开发验证测试DEE141AE30工程设计30作业形式设计方案（纸制）包括：功能需求、开发计划、设计方案（管脚定义、功能框图、FSM、）、验证方案（验证框图、仿真结果）等主要文档。设计代码（电子）文件名以“学号_姓名_工程题目”命名。设计报告+设计文件+说明文件（本组成员名单和学号）提交时间：2014年春季学期开学的第一周的周三前DEE141AE31工程设计31考核依据所要求的文档是否齐全及其质量代码功能、可实现性和质量是否按时完成DEE141AE32工程设计32相关文档内容需求分析文档市场目标，功能定义、应用案例芯片开发计划项目分工、进度规划、技术重点及预期难点分析与技术路线、可行性分析设计方案文档（输入输出定义、功能、实现框图等）设计特点、实现方案、外部接口定义、方案详细描述、接口时序、应用示范验证方案和评估文档验证方案、验证case列表、case目标、结果及其分析测试方案测试计划（FPGA平台）、测试结果、分析及改进计划DEE141AE33工程设计33参考资料集成电路设计VerilogHDL语言与实例……