SOPC綜合课程设计指导书.doc

第一章 EDA技术综合应用设计基础 1.1 EDA技术综合应用的形式 随着EDA技术的深入发展和EDA技术软硬件性能价格比的不断提高， EDA技术的应用将向广度和深度两个方面发展。根据利用EDA技术所开发的产品的最终主要硬件构成来分，作者认为，EDA技术的应用发展将表现为如下几种形式： (1) CPLD/FPGA系统：使用EDA技术开发CPLD/FPGA，使自行开发的CPLD/FPGA作为电子系统、控制系统、信息处理系统的主体。 (2) “CPLD/FPGA+MCU”系统：综合应用EDA技术与单片机技术，将自行开发的“CPLD/FPGA+MCU”作为电子系统、控制系统、信息处理系统的主体。 (3) “CPLD/FPGA+专用DSP处理器”系统：将EDA技术与DSP专用处理器配合使用，用“CPLD/FPGA+专用DSP处理器”构成一个数字信号处理系统的整体。 (4) 基于FPGA实现的现代DSP系统：基于SOPC(a System on a Programmable Chip)技术、EDA技术与FPGA技术实现方式的现代DSP系统。 (5) 基于FPGA实现的SOC片上系统：使用超大规模的FPGA实现的，内含1个或数个嵌入式CPU或DSP，能够实现复杂系统功能的单一芯片系统。 (6) 基于FPGA实现的嵌入式系统：使用CPLD/FPGA实现的，内含嵌入式处理器，能满足对象系统要求的特定功能的，能够嵌入到宿主系统的专用计算机应用系统。 1.2 EDA技术综合应用的设计方法与建模 1.2.1 分析方法 传统的电路设计方法都是自底向上进行设计的，也就是首先确定可用的元器件，然后根据这些器件进行逻辑设计，完成各模块后进行连接，最后形成系统。 在基于EDA技术的系统设计的最重要环节——在系统的基本功能或行为级上对设计的产品进行描述和定义时，我们采用自顶向下分析，自底向上设计的方法。所谓“自顶向下分析”，就是指将数字系统的整体逐步分解为各个子系统和模块，若子系统规模较大，则还需将子系统进一步分解为更小的子系统和模块，层层分解，直至整个系统中各子系统关系合理，并便于逻辑电路级的设计和实现为止。图1.1是一个自顶向下设计的结构分解图。 图1.1 自顶向下设计的结构分解图 采用自顶向下的设计方法有如下优点： (1) 自顶向下设计方法是一种模块化设计方法。 (2) 由于高层设计同器件无关，可以完全独立于目标器件的结构，因此在设计的最初阶段，设计人员可以不受芯片结构的约束，集中精力对产品进行最适应市场需求的设计，从而避免了传统设计方法中的再设计风险，缩短了产品的上市周期。 (3) 由于系统采用硬件描述语言进行设计，可以完全独立于目标器件的结构，因此设计易于在各种集成电路工艺或可编程器件之间移植。 (4) 适合多个设计者同时进行设计。 1.2.2 表示方法 1．文本表示方式 在EDA的设计中，最一般化、最具普遍性的设计表示方式就是文本表示方式，也就是利用硬件描述语言(HDL)用软件编程的方式来表达自己的设计。 根据文本表示方式所使用的抽象层次，我们又可将文本表示方式分为：行为描述、结构描述和数据流(寄存器传输级)描述。 文本表示方式的优点：① 设计的可读性好；② 设计的复用性好；③ 设计的移植性好；④ 入档、交流、交付方便。 2．图形表示方式 在EDA的设计中，有时也用图形表示方式来表示自己的设计。图形表示方式常用的有原理图、状态图、波形图等。 图形表示方式的优点是直观、方便，但是其存在以下缺点：① 设计的可读性差；② 设计的复用性差；③ 设计的移植性差；④ 入档、交流、交付不方便。 3．文本、图形混用方式 在EDA的设计中，根据自己设计所使用软件的性能及如何使设计简单易行，有时也经常采用文本、图形混用的方式。 1.2.3 实现方法 1．硬件描述语言编程实现法 硬件描述语言编程实现法就是用VHDL等硬件描述语言来表达自己的设计思想，并使用EDA工具提供的文本编辑器以文本的方式进行设计输入的一种实现方法。 2．原理图设计实现法 原理图设计实现法就是用原理图表达自己的设计思想，并使用EDA工具提供的图形编辑器以原理图的方式进行设计输入的一种实现方法。 3．参数可设置兆功能块实现法 参数可设置兆功能块实现法就是设计者可以根据实际电路的设计需要，选择LPM (Library of Parameterized Moduels，参数可设置模块库，简称LPM) 库中的适当模块，并为其设定适当的参