高级vhdl设计.ppt

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1、高级VHDL设计可靠设计与高速设计学时分配：61电子科技大学进度1.绪论。2.设计流程。3.模块化硬件与进程模型。4.信号传输模型。5.核心语法与基础电路设计。6.状态机设计。8.可编程逻辑器件。7.可靠设计与高速设计。9.数字信号处理的fpga实现。10.数字系统的RTL设计。2电子科技大学声明本部分内容是数字电子系统的芯片级设计中要遇到的特殊问题，虽不是考试重点，但却是实际设计中的关键注意事项。精选自一部分出版书籍、网络资料以及个人的一些设计经验，仅仅是众多设计原则和设计技巧中的沧海一粟，并且错误在所难免。艺无止境，讲授本部

2、分的目的仅仅是带领入门，修行仍靠自身。要熟练使用这些技巧，并且有进一步的提高，必须经过大量的项目实践去积累。3电子科技大学OUTLINE正确设计同步设计异步设计高速设计的其他手段增加设计稳定性和工作速率的方法掺杂在这几部分内容中，不根据本部分的题目做硬性的划分。4电子科技大学OUTLINE正确设计同步设计异步设计高速设计的其他手段VHDL结构体描述风格rtl风格注意事项敏感信号的问题条件判断语句的注意事项多驱动与总线复用毛刺的消除5电子科技大学OUTLINE正确设计同步设计异步设计高速设计的其他手段VHDL结构体描述风格rtl风

3、格注意事项敏感信号的问题条件判断语句的注意事项多驱动与总线复用毛刺的消除6电子科技大学VHDL结构体描述风格行为描述风格可进行系统仿真，少数可用于综合。RTL描述风格寄存器传输级描述，也能为数据流描述风格。一般可被综合器综合。结构描述风格多用于顶层的模块连接。7电子科技大学行为描述风格这种风格的描述往往以以下语句为主要特征：使用延时语句，包括惯性延时和传输延时；在多驱动的处理上采取判决函数；使用Generic语句对时序参数建模；使用其它具备行为级特性的语句如waitfor等语句。这部分属于高级仿真内容，在此不作讲述。8电子科技大

4、学结构体描述风格特征语句：PORTMAP；GENERICMAP。不作详细讲述。9电子科技大学RTL描述风格面向可综合的设计，处于抽象设计与门级设计之间的层次。其对应的硬件层次为寄存器云图10电子科技大学OUTLINE正确设计同步设计异步设计高速设计的其他手段VHDL结构体描述风格rtl风格注意事项敏感信号的问题条件判断语句的注意事项多驱动与总线复用毛刺的消除11电子科技大学RTL描述风格注意事项“X”状态的传递时钟沿描述限制关联性强的信号应该放在一个进程中12电子科技大学1.“X”状态的传递(1)不确定态“X”在前仿真中经常会出

5、现。当然综合以后的时序仿真中一般是不会出现的。在RTL级的描述中，要做好“X”状态的处理，以使得前仿真和后仿真的结果一致。13电子科技大学1.“X”状态的传递(2)例子：if(sel=‘1’)theny<=‘0’;elsey<=‘1`;endif;从门级的观点看，该分支隐含的条件为：If(sel=‘0’)。因此在后仿真时没问题，因为sel一般不会出现‘X’。但是前仿真时，当sel=‘X’时，会得出y<=‘1’的结果，违反了电路原理。14电子科技大学1.“X”状态的传递(3)例子：if(sel=‘1’)theny<=‘0’;els

6、if(sel=‘0’)theny<=‘1’;elsey<=‘X`;endif;加上‘X’状态的处理。15电子科技大学1.“X”状态的传递(4)实际上，第一种描述方式在设计中也是很经常见的，但是这个时候要尽力避免不确定态的出现：电路初始化要完善，特别是时序电路中要有可靠的复位描述；尽量少用组合回环或反馈；测试矢量要完善。16电子科技大学1.“X”状态的传递(5)时序电路的复位例子:时钟处理模块(2分频)Process(clk)BeginIf(clk’eventandclk=‘1’)thenclk2d<=notdin;Endif;E

7、ndprocess;17电子科技大学1.“X”状态的传递(5)时序电路的复位例子:时钟处理模块(2分频)Process(clk,reset_n)Beginif(reset_n=‘0’)thenclk2d<=‘0’;elsIf(clk’eventandclk=‘1’)thenclk2d<=notdin;Endif;Endprocess;注：时序电路的复位是强烈推荐使用的，但是在某些情况下，复位电路会稍微降低系统的工作速率。是否取消复位电路，要看具体的目标芯片和系统的速率需求。18电子科技大学1.“X”状态的传递(6)组合回环的避免

8、组合电路这种组合回环，用VHDL的逻辑运算语句来描述，会无法通过综合；用portmap语句来描述可通过综合。RTL级别描述的组合回环很少使用(并且不推荐使用)，一般仅用在一些特殊场合中(比如多时钟切换中的毛刺避免等)，但是这在仿真时dout往往会出现不确定态，这