基于FPGA的任意小数分频器的设计(正文).docx

邵阳学院课程设计 邵阳学院课程设计 PAGE PAGE 10 第 1 章 绪论 课题背景 当今社会是数字化的社会，是数字集成电路广泛应用的社会。数字集成电路本身在不断地进行更新换代。它由早期的电子管、晶体管、小中规模集成电路，发展到超大规模集成电路（ VLSIC ，几万门以上）以及许多具有特定功能的专用集成电路。但是，随着微电子技术的发展，设计与制造集成电路的任务已不完全由半导体 厂商来独立承担。系统设计师们更愿意自己设计专用集成电路（ ASIC）芯片，而且希望 ASIC 的设计周期尽可能短，最好是在实验室里就能设计出合适的 ASIC 芯片， 并且立即投入实际应用之中，因而出现了现场可编程逻辑器件（ FPLD），其中应用最广泛的当属现场可编程门阵列（ FPGA）和复杂可编程逻辑器件（ CPLD ）。 研究的目的及意义 目的是一方面使我们能够进一步理解课程内容，基本掌握 EDA 技术和系统知识， 增加集成电路应用知识，培养我们的实际动手能力以及分析、解决问题的能力。另 一方面也可以是我们更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型数字系统的方法，独立完成调试过程，增强我们理论联系实际的能力，提高电路分析和设计能力。通过实践引导我们在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。通过设计，一方面可以加深我们对理论知识的理解，另一方面也可以提高我们考虑问题的全面性，将理论知识上升到一个实践的阶段。 EDA的发展历程及应用 EDA 的发展历程 随着集成电路和计算机技术的飞速发展， EDA （Electronic Design Automation） 应运而生，它是一种高级、快速、有效的电子设计自动化技术。 EDA 技术以计算机为工具，代替人完成数字系统的逻辑综合、布局布线和设计仿真等工作。设计者只 需要完成对系统功能的描述，然后就可以由计算机来处理这些描述，得到设计结果， 修改设计也很方便。利用 EDA 工具进行设计，可以极大的提高设计效率。 EDA 技术的发展经历了一个由浅到深的过程。 20 世纪 70 年代，随着中小规模集成电路的开发与应用，传统的手工制图设计电路板和集成电路的方法已经无法满足设计精度和效率的要求，因此人们开始进行 二维平面图形的计算机辅助设计，以便解脱繁杂、机械的版图设计工作，这就是第一代的 EDA 工具。 到了 20 世纪 80 年代，为了适应电子产品在规模和制作上的要求，出现了以计 算机仿真和自动布线为核心技术的第二代 EDA 技术，其特点是以软件工具为核心， 通过这些软件完成产品开发的设计、分析、仿真、测试等各项工作。 20 世纪 90 年代后，随着 EDA 技术继续发展，出现了以高级语言描述、系统级仿真和综合技术为特征的第三代 EDA 技术，通常也称为 ESDA（Electronic System Design Automation）阶段。在这个阶段，人们开始追求贯彻整个设计过程的自动化，可以从繁重的设计工作中彻底解放出来，把精力集中在创造性的方案与概 念构思上，从而可以提高设计效率，缩短产品的研制周期。 EDA 技术的概念 EDA 是电子设计自动化（ Electronic Design Automation）的缩写，在 20 世纪 90 年代初从计算机辅助设计（ CAD ）、计算机辅助制造（ CAM ）、计算机辅助测试 （CAT ）和计算机辅助工程（ CAE）的概念发展而来的。 EDA 技术就是以计算机为工具，设计者在 EDA 软件平台上，用硬件描述语言 HDL 完成设计文件，然后由计算机自动的完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对 于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。 EDA 的应用 硬件语言编译工具 硬件语言编译工具 逻辑综合工具 ASIC 功能分析工具 设计 布局布线工具 半导体厂 IC 版图生成工具 形式验证工具 逻辑综合工具 功能分析工具 SOC 布局布线工具 可编程 设计 时序分析工具 PLD 用户需求功能定义 编程下载工具 原理图编辑工具 网表生成工具 PCB 布局布线工具 制板商 设计 规则检查工具 电子兼容分析工具 PCB 热分析工具 图 1.1 EDA 技术应用范围 EDA 技术应用范围见图 1.1。当代的 EDA 技术应用于电子设计的方方面面。从一个角度来看， EDA 技术可粗略分为系统级、电路级和物理实现级三个层次的辅助设计过程；从另一个角度来看， EDA 技术应包括电子设计的各个领域：从低频电路到高频电路、从线形电路到非线形电路、从模拟电路到数字电路、从分立元件电路 到集成电路的全部设计过程。具体来说， EDA 技术大体分为三方面的应用： ASIC（Application Specific Integrated