专用集成电路课件第一章

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1、专用集成电路1绪论问题的提出传统的数字系统设计方法现代的数字系统设计方法什么是EDA技术？实例演示：电子秒表电路的设计关于课程2问题的提出设计一个电子秒表电路，使之完成以下功能：按0.01s的步长进行计时；具有异步清零和启动/停止计数功能；并用数码管显示其秒高位、秒低位，百分秒高位、百分秒低位。为便于显示，秒和百分秒信号均采用BCD码计数方式。3问题的提出（续）输入信号：clk：系统时钟信号，f=50MHz；clr：异步清零信号，负脉冲有效；startstop：启/停信号，负脉冲有效。输出信号：dsec[6..0]：驱动数码管，显示秒

2、高位；sec[6..0]：驱动数码管，显示秒低位；cn：分钟的进位信号，接发光二极管，高有效；secd[6..0]、secm[6..0]分别显示百分秒高位和百分秒低位。4解决方案1——传统的数字系统设计方法1.根据设计要求划分功能模块；2.确定输入和输出的关系，画出真值表；3.由真值表写出逻辑表达式；4.利用公式或卡诺图进行人工化简；5.根据化简后的逻辑表达式画出电路原理图；6.在面包板上进行实验，验证电路的正确性；7.若无错误，再在透明薄膜上用贴图符号贴PCB图；8.检查后送制板厂制板；9.对PCB板进行安装、调试，若有大的错误，修

3、改设计，重复以上过程，重新制板。5搭积木的方式！基于电路板的设计方法——采用固定功能的器件（通用型器件），通过设计电路板来实现系统功能传统的数字系统设计方法的缺点6效率低下——所有这一切，几乎都是手工完成！设计周期很长；容易出错；芯片种类多，数量大，受市场的限制；设计灵活性差；产品体积大。解决方案2——现代的数字系统设计方法首先在计算机上安装EDA软件，它们能帮助设计者自动完成几乎所有的设计过程；再选择合适的PLD芯片，可以在一片芯片中实现整个数字系统。7基于芯片的设计方法——采用PLD（可编程逻辑器件），利用EDA开发工具，通过芯片

4、设计来实现系统功能。EDA软件空白PLD+数字系统编程现代的数字系统设计方法（续1）1.根据设计要求划分功能模块2.PLD开发（利用EDA工具）（1）设计输入：采用硬件描述语言（HDL），用条件语句或赋值语句表示输入和输出的逻辑关系，将整个程序输入到计算机中；（2）设计的编译：EDA工具可自动进行逻辑综合，将功能描述转换为门级描述，或转换成具体PLD的网表文件，将网表文件自动适配到具体芯片中进行布局布线；（3）功能仿真和时序仿真；（4）编程下载到实际芯片中，在实验台上进行验证；（5）在每一阶段若有问题，可在计算机上直接修改设计，重复以

5、上过程。8现代的数字系统设计方法（续2）3.设计包含PLD芯片的电路板（1）在计算机上利用EDA软件画电路原理图；（2）进行电气规则检查无误后，自动生成网表文件；（3）利用EDA软件画PCB图，自动布线；（4）自动进行设计规则检查，无误后输出文件，制板。9优点：效率高——所有这一切，几乎都是借助计算机利用EDA软件自动完成！容易检查错误，便于修改；设计周期短、成功率很高；产品体积小。什么是EDA技术？EDA（ElectronicDesignAutomation，电子设计自动化）是在计算机的辅助下完成电子产品设计的一种先进的硬件设计技术

6、！是立足于计算机工作平台开发出来的一整套先进的设计电子系统的软件工具。10计算机并口器件编程接口PCBBoardPLD编程目标文件EDA技术的范畴11IC版图设计PLD设计电路设计PCB设计模拟电路数字电路混合电路设计输入逻辑综合仿真编程下载本课程内容！PLD设计EDA工具软件1.QuartusⅡ美国Altera公司自行设计的第四代PLD开发软件目前版本：5.1可以完成PLD的设计输入、逻辑综合、布局与布线、仿真、时序分析、器件编程的全过程同时还支持SOPC（可编程片上系统）设计开发122.ModelSim美国MentorGraphi

7、cs公司的子公司ModelTechnology开发的仿真工具目前版本：6.0业界使用最广泛的HDL语言仿真器之一支持VHDL、VerilogHDL或混合HDL语言设计仿真功能强大，仿真速度快！实例演示：电子秒表电路的设计假设系统时钟为50MHz，PLD器件为EP1S10F780C6。设计思路——采用自顶向下的设计方法：需要两个分频器，将50MHz分频为10KHz，将10KHz分频为100Hz；需要一个BCD码计数器，可分别对秒和百分秒位循环计数；需要一个译码器，将BCD计数器的输出译码为7段显示器的7段输入。13系统功能框图14bds

8、ec[3..0]clk_50MHzclk_10KHz分频器1BCD计数器译码器译码器bsec[3..0]dsec[6..0]sec[6..0]cnclrT’触发器startstop与门分频器2clk_100Hz••bse