第2章 可编程逻辑器件设计方法

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1、大规模可编程器件技术第二章可编程逻辑器件设计方法李振荣Allrightsreserved可编程逻辑器件设计方法1可编程逻辑器件设计方法概述2可编程逻辑器件编程与配置3可编程逻辑器件设计流程4可编程逻辑器件设计工具5可编程逻辑器件设计中若干问题2PLD设计方法概述面向PLD的EDA技术EDA技术发展历程EDA技术应用对象IC设计层次电子设计方法什么是综合3PLD设计方法概述面向PLD的EDA技术可编程逻辑器件实现载体硬件描述语言描述手段EDA开发软件及开发系统设计工具设计文件(硬件描述语言)逻辑化简逻辑分割逻辑编译逻辑优化逻辑综合编程下载逻辑仿真结构综合目标芯片适

2、配EDA工具软件平台系统硬件功能4PLD设计方法概述EDA技术发展历程CAD阶段CAE阶段EDA阶段20世纪60年代中期～20世纪80年代初期～20世纪90年代以来20世纪80年代初期20世纪90年代初期特点：设计各阶段的特点：设计工具集成特点：高级语言描述，工具软件彼此独立。化。系统仿真和综合。计算机辅助电路模各种设计软件如原高层综合的理论与方拟、逻辑模拟、布理图输入、编译、法；采用硬件描述语局布线及IC版图绘电路仿真、自动布言描述设计；采用平制。设计各阶段的局布线等已齐全，面规划技术对逻辑综软件彼此独立，不且能够将各个工具合和版图设计进行联利于快速设计；且集成为一个CAE系合管理；

3、提供软硬件不具备系统级的仿统，实现从设计输协同系统设计工具；真与综合，不利于入到版图输出的全建立并行设计工程结复杂系统设计。程设计自动化。构的集成设计环境。5PLD设计方法概述EDA技术应用对象EDA技术IC设计混合全定制PCBPLD设计ASICASIC设计设计设计6PLD设计方法概述IC设计层次系统级行为级C=A+B寄存器传输级+逻辑门级电路级物理级GSDn+n+7PLD设计方法概述IC设计层次抽象层次时序单位基本单元电路的功能描述系统级数据处理进程及通信自然语言描述系统功能或相互通信的进程前行为级运算步运算的控制行为有限状态机、数据流图、控制流图端寄存器传输级时钟周期寄存器、运算、

4、变换布尔方程、二元决策图、有限状态机逻辑门级延时逻辑门、晶体管原理图后电路级物理时间晶体管、R,L,C等电压、电流微分方程端物理级物理时间几何图形器件模型、参数8PLD设计方法概述IC设计层次抽象层次时序单位基本单元电路的功能描述S系统级数据处理进程及通信Q自然语言描述系统功能或相互通信的进程前端PC行为级M运算步运算的控制数据处Q理行为有限状态机、数据流图、控制流图单元语音R相接收/串并/接口CRC加密关射寄存器传输级发送时钟周期并串寄存器、运算、变换模块布尔方程、二元决策图、有限状态机白纠频空闲待机模块器缓存转换化错接A模模口接逻辑门级P链路延时逻辑门、晶体管原理图块块入模B寄存器

5、寻呼寻呼扫描查询扫描块控制数据处MUX包头包头寄存器查询码接理控制产生校验单元后口电路级物理时间时钟晶体管、R,L,C等电压、电流微分方程端模主设备寻从设备选择时钟呼响应寻呼响应查询响应块时钟管理模块跳频选择单元物理级物理时间几何图形器件模型、参数ALU寄存器休眠连接9时钟PLD设计方法概述电子设计方法传统：自底而上现代：自顶向下系统级算法级寄存器级逻辑门级电路级，版图级…优点：整体把握好，顶层优化程度高，逐优点：底层优化程度高，设计中大规模集级仿真，及时修正，设计周期短，自动化成电路时的经济性好程度高，资料可重用，可并行设计，适合缺点：整体把握性差，修改困难，工作量超大规模系统设计（

6、>10万门）大，设计周期长，自动化程度低，资料不缺点：依赖EDA工具，依赖底层工艺库，可重用，难以设计超大规模系统设计中大规模经济性不好10PLD设计方法概述什么是综合自上而下电子设计过程：硬件高层次抽象描述硬件低层次物理描述把设计中的一种描述形式转换成另一种描述形式人工方式EDA设计工具设计综合11PLD设计方法概述什么是综合IC设计各层次的设计与综合设计层次行为域结构域系统级自然语言描述自然语言综合算法级算法描述算法综合寄存器级数据流图描述逻辑综合门级逻辑图描述结构综合版图级几何图形描述12PLD设计方法概述什么是综合软件编译器与硬件描述语言综合器的比较”一对一“翻译”创造性“

7、转化13PLD设计方法概述什么是综合综合的特点：综合器无法找出硬件设计的全部实现方式，因而不可能得出最优的方案。综合的过程：转化+优化。相同的代码，采用不同的PLD器件综合出的电路可能不相同。相同的代码，用不同的综合工具综合出的电路可能不相同。自动综合工具被广泛采用：随着设计规模不断扩大，设计的成本和可靠性是必须最先考虑的因素，在此基础上，再考虑设计方案是否最优。14PLD设计方法概述开发软件-1集成开发环境：PLD芯片厂家提供，基