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参考教材林灶生《VerilogFPGA设计》,北京航空航天大学出版夏宇闻《Verilog数字系统设计》,北京航空航天大学出版杜生海译《FPGA设计指南:器件、工具和流程》,人民邮电出版王强等《EDA工程理论与实践—SOC系统芯片设计》,电子工业出版社第1章FPGA/ASIC设计方法概述电子系统发展历史高性能集成化设计数字集成化设计流程数字系统实现方法集成化设计发展趋势集成设计应用前景1.1电子系统的发展历史1.摩尔定律:在大约每隔9到18个月,单片集成电路上的晶体管的数目就会增加一倍,而功耗会下降一半。2、各个时期电子系统的发展3、现代硬件电路的设计现状数字集成电路DSPFPGASOCNOC1.2高性能集成化设计大规模集成化带来自动设计的进步(EDA)。电路、工作的复杂化带来HDL的普及。C/C++与HDL差别现代技术快速发展使得综合性学科的出现1.3数字集成化设计流程FPGA设计流程自顶向下的设计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。1.4数字系统实现方法产品设计主要考虑因素:设计可行性产品功能产品成本FPGA还是ASICFPGA哪家产品产品型号开发时间FPGA设计1、FPGA设计的设计方法:原理图设计程序设计(文本设计)状态机设计IP模块使用数字系统集成化的主要方法:原理框图是通过一个设计实体内部各个组成部件的互连来描述系统的内部组成及其相互之间的关系的一种图形表示模型。程序设计法主要采用硬件描述语言进行设计,目前主要有ABEL、VHDL、Verilog、systemC和systemVerilog等语言。状态机设计利用EDA软件,在可视化图形状态描述中,生成需要的VHDL或Verilog语言。数字系统集成化的主要方法:IP模块使用采用设计好的模块进行系统搭建,快速地完成设计;可对模块的部分功能和端口进行修改,再进行相应的使用。IP即是IntellectualProperty典型的IP核虚拟器件:门级和寄存器级的HDL代码微处理核MPU,DSP核,Memory核虚拟接口:系统级代码Ethernet,USB,PCI,IEEE1394数字系统集成化的主要方法:2、FPGA的发展数字系统集成化的主要方法:3、FPGA设计的器件FPGA:(FieldProgrammableGateArray)使用和CPLD不同的结构设计方式以寄存器居多,其密度在5K以上管脚数较多Routing复杂,非固定式,延迟时间较长FPGA的架构SRAMBase–可重复烧录,但须外接电源Anti-fuse–只能烧录一次,必威体育官网网址性好数字系统集成化的主要方法:FPGA结构图主要有可编程输入/输出单元、基本可编程逻辑单元、内嵌SRAM、布线资源、底层嵌入功能单元和内嵌专用单元等。数字系统集成化的主要方法:FPGA结构的主体CLB数字系统集成化的主要方法:ASIC设计全定制设计利用集成电路的最基本设计方法,对集成电路中所有的元器件进行精工细作的设计方法。半定制设计采用基于标准库的设计,将预先设计好的称为标准单元的逻辑单元,按照某种特定的规则排列,与预先设计好的大型单元一起组成ASIC。数字系统集成化的主要方法:COMS反相器原理图与标准库数字系统集成化的主要方法:基于标准单元库的数字集成电路版图SOC设计SOC(systemonchip)系统集成芯片;SOC是在ASIC的基础上发展起来的,与一般ASIC相比,具有很多独特的优点,不再是功能单一的单元电路,而是一个有某种应用目的的单片电子系统SOC是21世纪微电子技术领域在芯片级上的必然发展方向就是集成电路(IC)向集成系统(IntegratedSystem),数字系统集成化的主要方法:SOC典型系统数字系统集成化的主要方法:SOC典型系统特点:SoC芯片的结构通常以总线结构(单总线/多总线)为主,目前存在
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