EDA技术与VHDL-第一章.pptVIP

EDA技术与VHDL 董优丽 EDA技术与VHDL 课程类型：必修专业课 总学时：32学时 （12学时理论课+20学时实验课） 1.1 EDA技术及其发展 电子设计自动化技术，即EDA(Electronic Design Automation)技术。 EDA技术就是以大规模PLD (可编程逻辑器件)为设计载体，以HDL(硬件描述语言)为系统逻辑描述的主要表态方式，以计算机、大规模PLD的开发软件及实验开发系统的逻辑编译、化简、分割、综合及优化、布局布线、仿真，直至完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或ASIC(专用集成电路)的一门新技术。 -----硬件设计软件化！ EDA技术在进入21世纪后，得到了更大的发展，突出表现在以下几个方面： 1.2 电子设计自动化应用对象 EDA技术最后实现的目标: 全定制或半定制ASIC; FPGA/CPLD(或称可编程ASIC)开发应用; PCB(印制电路板); ASIC:专用集成电路,指具有专门用途和特定功能的 独立集成电路器件; PCB:指印制电路板的布局布线设计及验证分析，由于不涉及芯片层面上的设计,故不拟展开. 1）超大规模可编程逻辑器件（FPGA/CPLD) FPGA(Field Programmable Gate Array) CPLD(Complex Programmable Logic Device)的特点: 直接面向用户，具有极大的灵活性和通用性； 硬件测试和实现快捷，开发效率高； 使用方便，成本低，上市时间短； 技术维护简单，工作可靠性好； 2）半定制或全定制ASIC ASIC可大致分为： （1）门阵列ASIC:用户可借助EDA工具将原理图或硬件描述语言模型映射为相应门阵列晶体管配置，创建一个指定金属互连路径文件，从而完成门阵列ASIC的开发； 不是用户可编程的； （2）标准单元ASIC:使用库中的不同大小的标准单元来设计，库包含不同复杂性的逻辑元件：SSI逻辑块、MSI逻辑块、数据通道模块、存储器、IP，以及系统级模块； （3）全定制ASIC:在针对特定工艺建立的设计规则下，设计者对于电路的设计有完全的控制权； 3）混合ASIC 混合ASIC（不是指数模混合ASIC）主要指既具有面向用户的FPGA可编程功能和逻辑资源，同时也含有可方便调用和配置的硬件标准单元模块，如CPU、RAM、ROM、硬件加法器、乘法器、锁相环等。 混合ASIC为SOC和SOPC的设计实现成为便捷的途径。 1.3 硬件描述语言HDL 硬件描述语言HDL是EDA技术的重要组成部分，常见的HDL主要有： VHDL:电子设计主流的硬件描述语言 Verilog HDL ABEL AHDL System Verilog SystemC 1.3 VHDL VHDL的英文全名是VHSIC(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)，于1983年由美国国防部发起创建，由IEEE进一步发展； 1.4 EDA技术的优势 传统的手工设计方法的缺点： 1)复杂电路的设计、调试十分困难。 2)如果某一过程存在错误，查找和修改十分不便。 3)设计过程中产生大量文档，不易管理。 4)对于集成电路设计而言，设计实现过程与具体生产工艺直接相关，因此可移植性差。 5)只有在设计出样机或生产出芯片后才能进行实测。 EDA技术的优势： 1)采用硬件描述语言作为设计输入。 2)库(Library)的引入。 3)设计文档的管理。 4)强大的系统建模、电路仿真功能。 5)具有自主知识产权。 6)开发技术的标准化、规范化以及IP核的可利用性。 7)适用于高效率大规模系统设计的自顶向下设计方案。 8)全方位地利用计算机自动设计、仿真和测试技术。 9)对设计者的硬件知识和硬件经验要求低。 10)高速性能好。 11)纯硬件系统的高可靠性。 1.5 面向FPGA的EDA开发流程 EDA软件的FPGA开发流程图 1.5.1 设计输入 1.5.2 综合 整个综合过程就是将设计者在EDA平台上编辑输入的HDL文本、原理图或状态图形描述，依据给定的硬件结构组件和约束控制条件进行编译、优化、转换和综合，最终获得门级电路甚至更底层的电路描述网表文件。 1.5.3 布线布局（适配） 1.5.4 仿真 仿真就是让计算机根据一定的算法和一定的仿真库对EDA设计进行模拟，以验证设计，排除错误。 1.5.5 下载