现代数字系统设计电子设计竞赛培训

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1、现代数字系统设计技术全国大学生电子设计竞赛选拔培训郭万有2005.57/21/2021◆数字集成电路、数字系统、EDA◆SOC与SOPC◆IP核◆基于FPGA/CPLD的数字系统设计EDA技术与现代数字系统设计◆总结◆DSP的FPGA实现◆附：数字系统应用7/21/2021第一节数字集成电路、数字系统、EDA7/21/2021标准通用器件（SSI/MSI）微处理器(CPU)、单片机（MCU）等软件组态器件，外围器件(LSI,VLSI)等1.1数字集成电路门阵列（GateArray）标准单元(StandardCell)可编程

2、逻辑器件(ProgrammableLogicDevice)PROMFPLAPALGALHDPLDFPGAASIC全定制(FullCustom)半定制(Semi-Custom)EPLDCPLD7/21/2021◆可编程逻辑器件经历了从PROM、PLA、PAL、GAL、EPLD到CPLD和FPGA的发展过程，在结构、工艺、集成度、功能、速度和灵活性方面不断地改进和提高。目前,FPGA已开始采用90nm工艺，集成度可达上千万门，速度可达千兆级，内置硬核、存储器、DSP块、PLL等,支持多种软核,成为理想的SOC设计平台．7/21

3、/2021VS7/21/2021低速数字系统信号速率：＜１MHz平台：MCU、SSI/MSI、LSI、VLSI中高速数字系统信号速率：１0MHz级平台：DSP、Embedded、高端CPU、CPLD高速数字系统信号速率:１00MHz级平台：FPGA、ASIC现代数字系统平台：FPGA、ASIC，内嵌DSP、ARM等数字系统的设计对FPGA及EDA的依赖程度愈来愈高1.2数字系统7/21/2021单片机系统7/21/2021DSP及嵌入式系统7/21/2021FPGA系统7/21/20211.3EDA技术EDA(Electr

4、onicDesignAutomation)，即电子设计自动化，是汇集计算机应用学、微电子学和电子系统科学最新成果的一系列电子系统设计软件。EDA经历了三个发展阶段：◆CAD(ComputerAidedDesign)阶段(60年代中~80年代初)◆CAE(ComputerAidedEngineering)阶段(80年代初~90年代)◆ESDA(ElectronicSystemDesignAutomation)阶段(90年代初以来的高速发展的阶段)7/21/2021数字系统EDA主要特征◆高层综合(HLS)理论与方法取得进展，

5、推动了行为级综合优化工具的完善与发展。◆采用硬件描述语言来描述设计：形成了VHDL和VerilogHDL两种标准硬件描述语言；采用C语言、MATLAB描述数字逻辑也已成为现实。◆采用平面规划(Floorplaning)技术,对逻辑综合和物理版图设计进行联合管理。◆可测性综合设计。开发了扫描输入、BLST（内建自测试）、边界扫描等可测性设计(DFT)工具，并已集成到EDA系统中。7/21/2021著名EDA公司7/21/2021第二节基于可编程逻辑器件的数字系统设计7/21/20212.1可编程逻辑器件结构基本PLD结构输入

6、电路与阵列或阵列输出电路输入输出输入项乘积项或项7/21/2021PIACPLD结构图I/OControlBlockLABLABLABLABLABLABLABLABLABLABLABLABLABLABLABLAB7/21/2021...IOCIOC...IOCIOC...IOCIOC...IOCIOC...IOCIOC...IOCIOCFPGA结构图...IOCIOC...IOCIOC...IOCIOC...IOCIOC...IOCIOC...IOCIOCEABEAB嵌入式阵列7/21/20217/21/2021ISEFo

7、undation包含了业界用于可编程逻辑设计的最先进的时序驱动实现工具，以及设计输入、综合和验证功能。2.1可编程逻辑器件开发环境7/21/20211.3可编程逻辑器件开发过程设计准备设计输入原理图硬件描述语言设计综合与实现优化合并、映射布局、布线生成编程文件功能仿真时序仿真器件测试器件编程7/21/2021设计输入路线图1K-5K10-100K100K-1M1M-10M19911993199519971999200120032005EquationsSchematicsRTLBehavioralVHDL/VerilogI

8、ntellectualPropertyMATLABDSPBUilDERC-CodeSystemC1UsableGates(K)7/21/20211.4基于FPGA设计的特点◆PLD改变了传统的数字系统设计方法门级板级芯片级◆EDA技术极大地提高了设计效率设计输入设计综合设计实现设计验证7/2