HDL设计方法学简介

《HDL设计方法学简介》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、HDL设计方法学简介1•数字电路设计方法当前的数字电路设计从层次上分可分成以卜•儿个层次：1.算法级设计：利用高级语言如C语言及其他一些系统分析工具（如MATLAB）对设计从系统的算法级方式进行描述。算法级不需要包含时序信息。2.RTL级设计：用数据流在寄存器间传输的模式來对设计进行描述。3.门级：用逻辑级的与、或、非门等门级Z间的连接对设计进行描述。4.开关级：用晶体管和寄存器及他们之间的连线关系来对设计进行描述。算法级是高级的建模，一般对特大型设计或冇较复杂的算法时使用，特别是通讯方面的一些系统，通过算法级的建模来保证设计的系统性能。在算法级通过后，再把算法级用RTL级进行描述。

2、门级一般对小型设计可适合。开关级一般是在版图级进行。2.硬件描述语言在传统的设计方法中，当设计工程师设计一个新的便件、一个新的数字电路或一个数字逻辑系统时，他或许在CAET作站上做设计，为了能在CAE工作站做设计，设计者必须为设计画一•张线路图，通常地，线路图是山表示信号的线和表示基本设计单元的符号连在一起组成线路图，符号取口设计者用于构造线路图的零件库。若设计者是用标准逻辑器件（如74系列等）做板极设计线路图，那么在线路图屮，符号取自标准逻辑零件符号库；若设计是进行asic设计，则这些符号取Basic库的可用的专用広单元。这就是传统的原理图设计方法。对线路图的逻辑优化，设计者或许利

3、用一些EDA工具或者人工地进行逻辑的布尔函数逻辑优化。为了能够対设计进行验证，设计者必须通过搭个硬件平台（如电路板），对设计进行验证。随着电了设计技术的飞速发展，设计的集成度、复杂度越来越高，传统的设计方法已满足不了设计的要求，因此要求能够借助当今先进的EDA工具，使用一种描述语言，对数字电路和数字逻辑系统能够进行形式化的描述，这就是硬件描述语言。硬件描述语言HDL（HardwareDescriptionLanguage）是一种川形式化方法來描述数字电路和数字逻辑系统的语言。数字逻辑电路设计者可利用这种语言來描述白己的设计思想,然后利用EDA工具进行仿真，再自动综合到门级电路，最后用

4、ASIC或FPGA实现其功能。举个例子，在传统的设计方法中，对2输入的与门，我们可能盂到标准器件库中调个74系列的器件出来，但在硬件描述语言屮，“&”就是一个与门的形式描述，“C=A&B”就是一个2输入与门的描述。而“and”就是一个与门器件。硕件描述语言发展至今已有二十多年历史，当今业界的标准中（IEEE标准）主耍有VHDL和VerilogHDL这两种硬件描述语言。3.设计方法学当前的AS1C设计有多种设计方法，但一般地采用自顶向下的设计方法。随着技术的发展，一个芯片上往往集成了几十万到几百万个器件，传统的口底向上的设计方法已不太现实。因此，一个设计往往从系统级设计开始，把系统划分

5、成几个人的基木的功能模块，每个功能模块再按一定的规则分成下一个层次的基本单元，如此一直划分下去。自顶向下的设计方法可用下面的树状结构表示：图1TOP-DOWN设计思想通过自顶向下的设计方法，可实现设计的结构化，使一个复杂的系统设计可由多个设计者分工合作；还可以实现层次化的管理。2.VerilogHDL简介VerilogHDL是一种硬件描述语言，用于从算法级、RTL级、门级到开关级的多种抽象设计层次的数字系统建模。被建模的数字系统对象的复杂性可介于简单的门级和完整的电子数字系统Z间。数字系统可按层次描述。4.1历史VerilogHDL语言最初是丁1983年由GatewayDesignA

6、utomation公司为其模拟器产品开发的峡件建模语言。那时它只是一种专用语言。由于他们的模拟、仿真器产甜的广泛使用，VerilogHDL作为一种便于使用实用的语言逐渐为众多设计者所接受。在一次努力增加语言普及性的活动中，VerilogHDL语言于1990年被推向公众领域。OpenVerilogIntemational(OVI)是促进Verilog发展的国际性组织。1992年,OVI决定致力于推rVerilogOVI标准成为IEEE标准。这一努力最后获得成功，Verilog语言于1995年成为IEEE标准，称为IEEEStd1364-1995。完整的标准在Verilog硬件描述语言参

7、考手册中有详细描述。4.2能力对初学者，可先大致了解一下VerilogHDL所提供的能力，掌^.VerilogHDL语言的心了集就可以了。(1)•概述VerilogHDL语言具有下述描述能力：设计的行为特性、设计的数据流特性、设计的结构组成以及包含响应监控和设计验证方面的时延和波形产住机制。所有这些都使用同一种建模语言。此外，VerilogHDL语言提供了编程语言接口，通过该接口町以在模拟、验证期间从设计外部访问设计，包括模拟的具体控制和运行。Verilo