第1章 嵌入式系统设计基础ppt课件.ppt

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1、第1章嵌入式系统设计基础11.1EDA概念电子设计自动化——EDA（ElectronicDesignAutomation）概念由来电子设计自动化EDA是从CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）、CAT（计算机辅助测试）、CAE（计算机辅助工程）等概念发展而来。2发展历程（1）电子CAD阶段20世纪70年代，属EDA技术发展初期。利用计算机、二维图形编辑与分析的CAD工具，完成布图布线等高度重复性的繁杂工作。典型设计软件如Tango布线软件。（2）计算机辅助工程设计（CAE）阶段20世纪80年代

2、初，出现了低密度的可编程逻辑器件（PAL和GAL），相应的EDA开发工具主要解决电路设计没有完成之前的功能检测等问题。80年代后期，EDA工具已经可以进行初级的设计描述、综合、优化和设计结果验证。电子设计自动化——EDA（ElectronicDesignAutomation）3（3）电子设计自动化（EDA）阶段20世纪90年代，可编程逻辑器件迅速发展，出现功能强大的全线EDA工具。具有较强抽象描述能力的硬件描述语言（VHDL、VerilogHDL）及高性能综合工具的使用，使过去单功能电子产品开发转向系统级

3、电子产品开发（即SOC－SystemOnaChip片上系统集成）。电子设计自动化——EDA（ElectronicDesignAutomation）4EDA广义定义：半导体工艺设计自动化、可编程器件设计自动化、电子系统设计自动化、印刷电路板设计自动化、仿真与测试、故障诊断自动化形式验证自动化统称为EDA工程EDA概念发展51、传统设计方法：自下而上（Bottom-up)的设计方法，是以固定功能元件为基础，基于电路板的设计方法。固定功能元件电路板设计完整系统构成系统调试、测试与性能分析系统功能需求传统设计方法

4、和EDA方法的区别：输入输出61.设计依赖于设计师的经验。2.设计依赖于现有的通用元器件。3.设计后期的仿真不易实现和调试复杂。4.自下而上设计思想的局限。5.设计实现周期长，灵活性差，耗时耗力，效率低下。传统设计方法的缺点：72、EDA方法：自上而下（Top-Down)的设计方法。其方案验证与设计、系统逻辑综合、布局布线、性能仿真、器件编程等均由EDA工具一体化完成。设计思想不同：自上而下（Top-Down)的设计方法。自上而下是指将数字系统的整体逐步分解为各个子系统和模块，若子系统规模较大，则还需将子

5、系统进一步分解为更小的子系统和模快，层层分解，直至整个系统中各个子系统关系合理，并便于逻辑电路级的设计和实现为止。自上而下设计中可逐层描述，逐层仿真，保证满足系统指标。8系统功能需求功能级描述功能级仿真逻辑综合、优化、布局布线定时仿真、定时检查输出门级网表ASIC芯片投片、PLD器件编程、测试ASIC:ApplicationSpecificIntegratedCircuits,PLD:ProgrammableLogicDevices93、传统方法与EDA方法比较：传统方法1.从下至上2.通用的逻辑元、器件

6、3.系统硬件设计的后期进行仿真和调试4.主要设计文件是电路原理图EDA方法1.自上至下2.可编程逻辑器件3.系统设计的早期进行仿真和修改4.多种设计文件，发展趋势以HDL描述文件为主5.降低硬件电路设计难度EDA技术极大地降低硬件电路设计难度，提高设计效率，是电子系统设计方法的质的飞跃。10EDA技术的主要内容实现载体：大规模可编程逻辑器件（PLD:ProgrammableLogicDevice）描述方式：硬件描述语言（HDL:HarddescripationLauguage)VHDL、VerlogHDL

7、等设计工具：开发软件、开发系统硬件验证：实验开发系统11设计流程自上而下设计系统硬件的过程1.2FPGA的设计流程及设计方法12FPGA设计流程1、系统设计（制定系统规范）---手工完成定义整个系统完成的功能。平衡各方面的因素，对整个系统确定大体规划和整体设计方案。表现形式：《系统整体规范》文档。2、模块设计---手工完成依据《系统整体规范》采用Top—Down的设计方法，逐步细化将系统划分为若干个相对完整，功能相对独立的功能模块。（模块之间的逻辑关系和层次关系以及模块间接口约定）表现形式：《系统详细设计

8、方案》文档。13原理图输入使用元件符号和连线等描述比较直观，但设计大规模的数字系统时则显得繁琐HDL语言输入逻辑描述功能强成为国际标准，便于移植FPGA设计流程3、设计输入---手工完成14综合、优化和映射---借助EDA工具自动完成优化：将逻辑化简，去除冗余项，减少设计所耗用的资源。综合：将模块化层次化设计的多个文件合并为一个网表，使设计层次平面化。把设计分为多个适合特定器件内部逻辑资源实现的逻辑小块的形式。布局与布线，生成