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第1章FPGA基础知识

1.1FPGA设计工程师努力的方向

SOPC，高速串行I/O，低功耗，可靠性，可测试性和设计验证流程的

优化等方面。随着芯片工艺的提高，芯片容量、集成度都在增加，FPGA

设计也朝着高速、高度集成、低功耗、高可靠性、高可测、可验证性

发展。芯片可测、可验证，正在成为复杂设计所必备的条件，尽量在

上板之前查出bug，将发现bug的时间提前，这也是一些公司花大力

气设计仿真平台的原因。另外随着单板功能的提高、成本的压力，低

功耗也逐渐进入FPGA设计者的考虑范围，完成相同的功能下，考虑

如何能够使芯片的功耗最低。高速串行IO的应用，也丰富了FPGA

的应用范围，象xilinx的v2pro中的高速链路也逐渐被应用。总之，

学无止境，当掌握一定概念、方法之后，就要开始考虑FPGA其它方

面的问题了。

1.2简述FPGA等可编程逻辑器件设计流程

系统设计电路构思，设计说明与设计划分，电路设计与输入（HDL代

码、原理图），功能仿真与测试，逻辑综合，门级综合，逻辑验证与

测试（综合后仿真），布局布线，时序仿真，板级验证与仿真，加载

配置，在线调试。常用开发工具（AlteraFPGA）

HDL语言输入：TextEditor（HDL语言输入），还可以使用UltraEdit原

理图输入：SchematicEditorIPCore输入：MegaWinzad

综合工具：Synplify/SynplifyPro，QaustusII内嵌综合工具仿真工具：

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ModelSim

实现与优化工具：QuartusII集成的实现工具有AssignmentEditor（约

束编辑器）、LogicLock（逻辑锁定工具）、PowerFitFitter（布局布线器）、

TimingAnalyzer（时序分析器，STA分析工具）、FloorplanEditor（布局

规划器）、ChipEditor（底层编辑器）、DesignSpaceExplorer（设计空

间管理器）、DesignAssistant（检查设计可靠性）等。后端辅助工具：

Assembler（编程文件生成工具），Programmer（下载编程工具），

PowerGauge（功耗仿真器）

调试工具：SignalTapII（在线逻辑分析仪），SignalProbe（信号探针）。系

统级设计环境：SOPCBuilder，DSPBuilder，SoftwareBuilder。

1.3Quartus文件管理

1.编译必需的文件：设计文件（.gdf、.bdf、EDIF输入文件、.tdf、verilog

设计文件、.vqm、.vt、VHDL设计文件、.vht）、存储器初始化文件

（.mif、.rif、.hex）、配置文件（.qsf、.tcl）、工程文件（.qpf）。

2.编译过程中生成的中间文件（.eqn文件和db目录下的所有文

件.tdf，.hdb，.xml等）3.编译结束后生成的报告文件（.rpt、.qsmg

等）

4.根据个人使用习惯生成的界面配置文件（.qws等）5.编程文件

（.sof、.pof、.ttf等）

1.4IC设计流程

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写出一份设计规范，设计规范评