第1章 EDA技术与Verilog设计

EDA技术与Verilog设计EDA技术与Verilog设计第1章EDA技术概述1.1EDA技术及其发展1.2Top-down设计与IP核设计1.3EDA设计的流程1.4常用的EDA软件工具1.5EDA技术的发展趋势1．电子CAD（ComputerAidedDesign）2．电子CAE（ComputerAidedEngineering）3．EDA（ElectronicDesignAutomation）EDA技术及其发展EDA（ElectronicDesignAutomation）就是以计算机为工作平台，以EDA软件工具为开发环境，以PLD器件或者ASIC专用集成电路为目标器件设计实现电路系统的一种技术。EDA技术的应用范畴在FPGA上实现DSP应用EDA技术的新发展嵌入式处理器软核的成熟自主知识产权电子技术领域全方位融入EDA技术电子领域各学科的界限更加模糊、互为包容更大规模的FPGA和CPLD器件不断推出IP核的广泛应用SoC高效低成本设计技术的成熟现代EDA技术的特征1．硬件描述语言设计输入2．“自顶向下”设计方法（Top-down）3．开放性和标准化4．高层综合与优化Top-down设计Top-down的设计须经过“设计—验证—修改设计—再验证”的过程，不断反复，直到结果能够实现所要求的功能，并在速度、功耗、价格和可靠性方面实现较为合理的平衡。1.2Top-down设计与IP核设计Bottom-up设计，即自底向上的设计，由设计者调用设计库中的元件(如各种门电路、加法器、计数器等)，设计组合出满足自己需要的系统缺点：效率低、易出错Bottom-up设计IP（IntellectualProperty）：原来的含义是指知识产权、著作权，在IC设计领域指实现某种功能的设计。IP核（IP模块）：指功能完整，性能指标可靠，已验证的、可重用的电路功能模块。IP复用（IPreuse）IP(IntellectualProperty)核软IP--用VHDL等硬件描述语言描述的功能块，但是并不涉及用什么具体电路元件实现这些功能。固IP--完成了综合的功能块。硬IP--供设计的最终阶段产品：掩膜。IP核与SOC设计SOC：SYSTEMONaCHIP1.原理图输入(Schematicdiagrams)2、硬件描述语言(HDL文本输入)设计输入（DesignEntry）1.3EDA设计的流程（1）ABEL-HDL（2）AHDL（3）VHDL（4）VerilogHDLIEEE标准硬件描述语言与软件编程语言（C、PASCAL等）有本质的区别综合（Synthesis）将较高层次的设计描述自动转化为较低层次描述的过程◆行为综合：从算法表示、行为描述转换到寄存器传输级（RTL）◆逻辑综合：RTL级描述转换到逻辑门级（包括触发器）◆版图综合或结构综合：从逻辑门表示转换到版图表示，或转换到PLD器件的配置网表表示综合器是能够自动实现上述转换的软件工具，是能将原理图或HDL语言描述的电路功能转化为具体电路结构网表的工具C、ASM...程序CPU指令/数据代码：0100101000101100软件程序编译器COMPILER软件编译器和硬件综合器区别VHDL/VERILOG.程序硬件描述语言综合器SYNTHESIZER为ASIC设计提供的电路网表文件（a）软件语言设计目标流程（b）硬件语言设计目标流程适配适配器也称为结构综合器，它的功能是将由综合器产生的网表文件配置于指定的目标器件中，并产生最终的可下载文件对CPLD器件而言，产生熔丝图文件，即JEDEC文件；对FPGA器件则产生Bitstream位流数据文件仿真（Simulation）功能仿真（FunctionSimulation）时序仿真（TimingSimulation）仿真是对所设计电路的功能的验证编程（Program）把适配后生成的编程文件装入到PLD器件中的过程，或称为下载。通常将对基于EEPROM工艺的非易失结构PLD器件的下载称为编程（Program），将基于SRAM工艺结构的PLD器件的下载称为配置（Configure）。1.4常用的EDA软件工具集成的CPLD/FPGA开发工具逻辑综合工具仿真工具其他设计工具集成的CPLD/FPGA开发工具逻辑综合工具（SynthesisTools）仿真工具（simulationtools）1.5EDA技术的发展趋势超大规模集成电路的集成度和工艺水平不断提高。市场对系统的集成度不断提出更高的要求。高性能的EDA工具，其自动化和智能化程度不断提高，为嵌入式系统设计提供了功能强大的开发环境。计算机硬件平台性能大幅度提高，为复杂的SoC设计提供了物理基础。1-1现代EDA技术的特点有哪些？1-2什么是Top-down设计方式？1-3数字系统的实现方式有哪些？各有什么优缺点？1-4什么是IP复用技术？IP核对EDA技术的应用和发展有什么意义？1-5用硬件描述语言设计数字电路有什么优势？1-6基于FPGA/CPLD的数字系统设计流程包括哪些步骤？1-7什么是综合？常用的综合工具有哪些？1-8功能仿真与时序仿真有什么区别？习题