(基于FPGA的现代数字系统设计)第4章基于IPCore的设计.ppt

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1、第4章基于IPCore的设计4.1IP模块的种类与应用4.2IPCore的选择与复用4.3IPCore生成工具简介4.4常用IPCore的设计小结习题实验项目4.1IP模块的种类与应用1．硬核(HardCore)经验证的具有特定电路功能的集成电路版图称为硬核。硬核已完成对性能、尺寸和功耗的优化，并对一个特定的工艺技术进行映射，具有可保证的性能。因此，在系统设计时，硬核只能在整个设计周期中被当成一个完整的库单元处理。硬IPCore可以再使用，且由于它已处于设计表示的最底层，因而最容易集成，容易成功流片。硬IPCor

2、e最大的优点是确保性能，如速度、功耗等，但硬核一般不允许更改，硬IPCore难以转移到新工艺或集成到新结构中，它是不可重配置的。2．固核(FirmCore)带有平面规划信息的网表称为固核。固核也是可重用的IP模块，这些模块已经在结构上和拓扑上对性能和面积通过平面布图和布局进行了优化，可以在一定的工艺技术范围内使用，作为可综合的寄存器传输级(RTL)代码或作为通用库元件的网表文件提供，系统设计者可以根据特殊需要对固核的IP模块进行改动。3.软核(SoftCore)软核是以可综合的寄存器传输级(RTL)描述或通用库元

3、件的网表形式提供的可重用的IP模块，这意味着软核的使用者要负责实际的实现和布图软核，它的优势是对工艺技术的适应性很强，应用新的加工工艺或改变芯片加工厂家的时候很少需要对软核进行改动，原来设计好的芯片可以方便地移植到新的工艺中。由于软核设计以高层次表示，因而软IPCore易于重定目标和重配置，然而预测软IPCore的时序、面积与功率诸方面的性能较困难。　　从完成IPCore设计所花费的代价来讲，硬件宏单元代价最高，从IPCore的使用灵活性来讲，软件宏单元的可重复使用性最高。一个IPCore的价值不单与模块本身的

4、用途和设计复杂性有关，而且与其可重复使用性程度和设计完成的程度有关。将IPCore完成至物理设计，其设计复杂性增加了，但是其可重复使用性却降低了。IPCore除提供形式方面的分类外，还有功能方面的划分。一般IPCore可以分为两大类，即嵌入式IPCore与通用IP模块。嵌入式IPCore指可编程IP模块，主要是CPU与DSP。通用IP模块则包括存储器、存储控制器、通用接口电路、通用功能模块等。IP模块的这种划分通常是基于商业方面的考虑，按业界的一般观点，提供嵌入式IPCore的供应商有比较大的利润空间，而且生存环

5、境较好。嵌入式IPCore除IPCore本身的设计外，还需要有良好的开发环境、软件支持及完善的服务体系，因此其技术门槛相对较高，竞争不是非常激烈。通用IP模块由于开发技术相对比较简单，面临的竞争也比较激烈。通用IP模块的价值依赖于IPCore的技术含量、IPCore的品质和供应商的信誉，基于较新工艺的通用IPCore或包含有专利内容的通用IPCore将有较好的发展前景。对技术要求较高的IPCore，如高速接口、高速锁相环等模块，也将有较强的生命力。　　存储器IPCore与其它IPCore稍有不同。通常存储器的设

6、计严重依赖于芯片的加工工艺，同时存储器是SOC芯片上最重要的部件，大多数SOC芯片上的存储器会占整个芯片面积的70%，甚至更多，而且芯片的性能将主要由存储器的存取时间决定。存储器IPCore通常由芯片加工厂家提供，而且都以硬IPCore的方式提供，部分厂家还依据特殊工艺提供DRAMIPCore。4.2IPCore的选择与复用4.2.1IPCore的选择一个完整的系统设计主要由两部分组成，一部分是核，如MCU、RAM，另一部分是用户自己定义的逻辑电路。按系统设计的要求将这些功能模块连接在一起就完成了芯片的设计，因此

7、，首先是选择合适的核，这主要从核的功能、性能可靠性和实现技术几方面来考虑。硬IPCore与软IPCore在实际应用中各有其优点与缺陷。软IPCore设计比较灵活，可以根据具体的需要对软IPCore的代码进行改动，或软IPCore本身提供许多可以设置的参数，在应用时比较方便。应用软IPCore的缺陷是软核的关键路径的时序性能无保证，最终性能主要取决于使用者采用的综合、布局布线和实现技术，设计完成后需要重新对完成设计的芯片进行功能与时序验证。软IPCore的设计工作量较大，而且设计时间较长。如何选择软IPCore也需

8、要做较多的工作，需要向供应商索取关于IPCore功能验证方面的资料，询问IPCore的应用范围，另外还需要考虑供应商的声誉。应用软IPCore也需要IPCore供应商提供更多的服务。硬IPCore的实现较简单，类似于PCB设计中IC芯片的使用。硬IPCore的优势是IPCore的设计在布局布线后经过了详细的功能优化验证与测试过程，部分IPCore还经过了投片验证与测试，时