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时间:2018-07-28
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1、第四章心电监护系统FPGA设计与实现百度搜索mat7lab4.1FPGA开发流程4.1.1FPGA开发工具开发Altera公司的可编程逻辑器件有两种软件,QuartusII和MAX+PLUSII。本设计采用QuartusII开发软件,其提供了一种与结构无关的全集成化设计环境,使设计者能对Altera的各种产品系列方便地进行设计输入、快速处理和器件编程。QuartusII开发系统具有强大的处理能力和高度的灵活性,它的优点主要有:·与结构无关:QuartusII系统的编译程序,支持Altera全部系列的PLD产品,提供与结构无关的设计开发环境,具有强大的逻辑综合与
2、优化功能。·多平台:QuartusII可在基于PC机的WINDOWS或WINDOWSNT环境下以及多种工作站的XWINDOWS环境下运行。·全集成化:QuartusII的设计输入、逻辑综合、布局布线、仿真校验和编程下载等功能都全部集成在统一的开发环境下,可以加快动态开发和调试,缩短开发周期。并且在QuartusII软件中还集成了SignalTapII逻辑分析仪,在系统调试过程中可以实时的监控FPGA中各观测信号的变化(包括虚拟引脚上的信号),从而给调试过程带来了极大的方便。·硬件描述语言(HDL):QuartusII支持各种HDL输入选项,包括VHDL,Ver
3、ilogHDL和Altera的硬件描述语言AHDL。·丰富的设计库:QuartusII提供丰富的库单元供设计者调用,其中包括各类常用的基本数字器件,以及参数化的宏单元模块(MegaFunction)。并且可以通过加载Altera的MegaCore软件包来在QuartusII中加载IPCore资源,从而引入像FFT,PCI,FIR等这样的IP软核。这些模块都可以通过QuartusII中的MegaWizard来加以编程和设计,根据我们的具体需要来实现其相应的功能。调用这些库单元进行设计,可以大大减轻设计工作量,设计周期成倍缩短。·开放的界面:QuartusII提供
4、标准的接口,可以与其它第三方工业标准的EDA软件协同使用。设计者可以使用其它的EDA软件工具进行设计输入,再利用QuartusII进行编译处理,并使用其它EDA工具进行器件和板级仿真。在本系统设计中,采用了国际上通用的VHDL语言对某些具有特定功能的逻辑模块进行设计。VHDL(VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage),即甚高速集成电路硬件描述语言己经成为一个电子电路和系统的描述、建模、综合的工业标准。它具有强大的语言结构,可以用简洁明确的代码描述来进行复杂控制逻辑的设计。它具有多层次的
5、设计描述功能,支持设计库和可重复使用元件的生成。第19页共19页4.1.2FPGA开发流程可编程逻辑器件的设计是指利用EDA开发软件和编程工具对器件进行开发的过程。高密度复杂可编程逻辑器件(如FPGA)的设计流程如图5-1所示。它包括设计准备,设计输入,功能仿真,设计处理,时序仿真和器件编程及下载等七个步骤。图4-1可编程逻辑器件设计流程·设计准备在系统设计之前,首先要进行方案论证、系统设计和器件选择等准备工作。设计人员根据任务要求,如系统的功能和复杂度,对工作速度和器件本身的资源、成本及连线的可布性等方面进行权衡,选择合适的设计方案和合适的器件类型。一般采用
6、自上而下的设计方法,也可采用传统的自下而上的设计方法。·设计输入设计人员将所设计的系统或电路以开发软件要求的某种形式表示出来,并送入计算机的过程成为设计输入。设计输入通常有以下几种形式。原理图输入方式:原理图输入方式是一种最直接的设计描述方式,要设计什么,就从软件系统提供的元件库中调出来,以需要的连接方式画出原理图。这样比较符合人们的设计习惯。这种方式要求设计人员有丰富的电路知识及对FPGA的功能和结构比较熟悉。其主要优点是容易实现仿真,便于信号的观察和电路的调整以及模块的组合;缺点是效率低,特别是产品有所改动,需要选用另外一个公司的FPGA器件时,就需要重新
7、输入原理图,而采用硬件描述语言输入方式就不存在这个问题。硬件描述语言输入方式:第19页共19页硬件描述语言是用文本方式描述设计,它分为普通硬件描述语言和行为描述语言。普通硬件描述语言有ABEL、CUR和LFM等,它们支持逻辑方程、真值表、状态机等逻辑表达方式,主要用于简单PLD的设计输入。行为描述语言是目前常用的高层硬件描述语言,主要有VHDL和VerilogHDL两个IEEE标准。其突出优点有:语言与工艺的无关性,可以使设计人员在系统设计、逻辑验证阶段便于确立方案的可行性;语言的公开可利用性,便于实现大规模系统的设计;具有很强的逻辑描述和仿真功能,而且输入效
8、率高,在不同的设计输入库之间的转换非常
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