基于FPGA数字系统设计.ppt

 今天的内容 基于FPGA的数字系统概述 1. FPGA的发展现状和典型应用 2. 基于FPGA的嵌入式系统技术,以NIOSII为例 典型的FPGA系统的开发流程 1.需求分析和芯片选型策略 2.硬件和HDL代码并行设计方法 3. 硬件电路板设计指导原则,包括电源处理, 专用管 脚处理等 4. FPGA设计指导原则,包括面积换速度原则, 乒乓处 理原则等 5. FPGA的调试技巧,包括测试点选取,片上逻辑分析仪 使用等 华清远见FPGA培训课程 FPGA的发展现状 两大FPGA厂商的代表产品 FPGA与ASIC的对比 FPGA发展潜力巨大 FPGA的典型应用(一) 接口逻辑控制器 --提供前所未有的灵活性 ISA,PCI,PCI Express,PS/2,USB等接口控制器 SDRAM,DDR SDRAM, QDR SRAM, NAND Flash, NOR Flash等接口控制器 电平转换,LVDS,TTL,COMS,SSTL等 FPGA的典型应用(二) 高速数字信号处理(DSP) --提供前所未有的计算能力 无线通信领域,如软件无线电(SDR) 视频图像处理领域,如高清数字电视(HDTV) 军事和航空航天领域,如雷达声纳 FPGA的其他应用 其他应用领域 汽车, 如 网关控制器/车用PC ,远程信息处理系统 军事,如安全通信 ,雷达和声纳,电子战 测试和测量,如通信测试和监测 ,半导体自动测试设备 ,通用仪表 消费产品,如显示器/投影仪 ,数字电视和机顶盒 ,家庭网络 医疗,如软件无线电 ,电疗 ,生命科学 通信设备,如蜂窝基础设施 ,宽带无线通信,软件无线电(SDR) 基于FPGA的嵌入式系统 主要的嵌入式解决方案 Altera公司 NIOSII / ARM9方案 Xilinx公司 MicroBlaze/Power PC方案 Actel公司 ARM7方案 Altera 公司的NIOSII解决方案 一个典型的复杂应用系统 采用了嵌入式解决方案的系统 FPGA的数字系统设计流程(上) FPGA的数字系统设计流程(下) 设计实例-PCI接口图像采集卡 设计需求(部分) 可以采集原始视频图像数据， 格式Full D1(720×576@25fps) 可以接收压缩后的码流，码率为1~10Mbps 可以实时保存图像到硬盘，连续24小时不丢帧 PCI接口,可以一机双卡工作 ; 系统设计框图 FPGA芯片选型参考 CPLD or FPGA Altera or Xilinx Altera Flex10K系列 ACEX1K系列 Cyclone系列 CycloneII系列 Xilinx Spartan3系列 Virtex系列 硬件和HDL代码并行设计方法 并行设计前提 原理图设计要求 FPGA硬件电路板设计原则 电源处理方法 1. VCCINT: 独立平面或者分区，电流要有裕量 2. VCCIO： 依据不同电平标准，如LVDS 3. VCCA_PLL: 滤波抗抗干扰处理 同系列FPGA兼容性设计 HDL语言设计指导原则 （1）数字电路设计思想与设计流程（2）数字电路的模块划分原则（3）输入输出及双向接口电路（4）设计可靠性（5）面积与速度的平衡与互换（6）同步设计原则（7）数据流控制的乒乓操作与串并转换（8）流水线操作（9）数据接口的同步方法（10）置位/复位信号（11）全局时钟资源与时钟锁相环（12）常用模块FIFO、RAM等（13）几种提高电路设计效率以及提高系 统运行速度的方法. 面积换速度原理示意图 乒乓操作原理示意图 FPGA调试方法和技巧 测试点的选取和设置 1. 重要信号放置专用测试点，如INT，WR ，RD信号等 2. FPGA上没有用到的IO， 放置3~4个左右，可以映射其他信号到这个通用测试点上。另外的作用可以飞线。 采用Signal TAPII工具辅助调试 Signal TAPII波形实例 FPGA设计培训计划-初级班 课程背景:? 本培训课程共计 4天（ 含上下午），进行 CPLD/FPGA 的系统学习，以工程实践为例，深入探讨目前业界必威体育精装版、最流行的器件，讲授业界最优秀的集成环境，最简洁的开发流程，和业界最流行的软处理技术。每次课程都配有相关实验，每个实验都采用VHDL和Verilog HDL两种硬件描述语言来实现,帮助学员理解消化课堂知识，使学员的工程实