[第1章] eda技术与数字系统设计

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1、EDA技术与数字系统设计延边大学工学院电子信息通信学科2数字硬件设计MPWChip(ASIC)FPGA&外部环境设计(FieldProgrammableGateArray)仿真(Quartus2,Max+2,ModelSim硬件编程(VerilogHDL,VHDL)数字电路,数字信号处理3Moore’sLaw1965:GordonMooreplottedtransistoroneachchipFitstraightlineonsemilogscaleTransistorcountshavedoubledevery26monthsI

2、ntegrationLevelsSSI:10gatesMSI:1000gatesLSI:10,000gatesVLSI:>10kgatesSOC:4EDA技术及其发展EDA技术的发展CAD阶段：20世纪70年代~80年代，PCB的设计CAE阶段：20世纪80年代~90年代，工具集成在一起使用EDA阶段：21世纪~，5EDA技术的功能范畴6EDA技术的主要表现数字技术，可编程模拟器件的设计技术发展（如，软件与硬件，FPGA，ASIC。。。）基于IP核的SOC（SystemonChip,芯片系统)发展SOPC(SystemOnProg

3、rammableChip,可编程芯片系统实用化FPGA(FieldProgrammableGateArry,现场可编辑门阵列）和DSP（DigitalSignalProcessing,数字信号处理）的实现行为验证描述语言的出现（SystemC)7EDA技术和EDA工具的共同特点采用硬件描述语言（HardwareDescriptionLanguage,HDL)(如，VerilogHDL,VHDL)逻辑综合与优化开放性和标准化（IEEE）完备的库（Library)8数字系统设计技术EDA技术的基本设计思路：-自顶向下（Top-Down

4、)-自底向上（Bottom-Up)9自顶向下（Top-Down)设计设计层次：系统级，功能级，门级，开关级行为级与RTL级的设计功能仿真综合门级网表时序仿真EDA工具的支持CPUROMRAMFSMREG系统规划分模块门级网表Top-Down设计方式Top-Down设计方式的示意图10自底向上（Bottom-Up)设计systemblockSub-blockblockblockSub-blockSub-block11IP复用技术与SoCIP：IntellectualProperty,原来的含义是知识产权，著作权。在IC设计领域可将其

5、理解为实现某种功能的设计IP核：完成某种功能的设计模块IP核分为：-硬核，(版图形式实现的设计模块，工业工艺）-固核，（完成综合的功能块）-软核，(VerilogHDL,VHDL)12数字系统设计的流程可编辑逻辑器件（PLD）-FPGA-CPLD专用集成电路（ASIC，ApplicationSpecificIntegratedCircuit)13基于FPGA的数字系统设计流程设计输入原理图HDL文本综合（Synthesis)FPGA/CPLD适配(Fitter)(结合综合器）FPGA/CPLD编程下载功能仿真(functionsi

6、mulation)时序仿真(timesimulation)在线测试14在PLD器件的开发工具方面，Altera公司的产品以其优异的性能和易用性，在业内早已得到广泛的认可。Altera公司的软件开发平台主要包括MAX+PLUSⅡ和QuartusⅡ。MAX+PLUSⅡ是Altera公司上一代的PLD开发软件，使用者众多。目前Altera已经停止开发MAX+PLUSⅡ，而转向QuartusⅡ软件平台，其最新版本为QuartusⅡ6.0。MAX+PLUSⅡBaseline和QuartusⅡWebEdition均为是Altera公司的免费P

7、LD开发软件，界面与标准版的MAX+PLUSⅡ和QuartusⅡ完全一样。PLD厂商介绍15Xilinx(中文名：赛灵思)是FPGA的发明者，其产品种类可分为FPGA和CPLD两大类。Xilinx的主流FPGA包括两大系列，一种侧重低成本应用，容量中等，性能可以满足一般的逻辑设计要求，如Spartan系列；还有一种侧重于高性能应用，容量大，性能能满足各类高端应用，如Virtex系列，用户可以根据自己实际应用要求进行选择。在性能可以满足的情况下，优先选择低成本器件。16Virtex-Ⅱ于2002年推出，采用0.15?m工艺，1.5V

8、内核，属于大容量的高端FPGA产品，也是Xilinx比较成功的产品，目前在高端产品中使用广泛。Virtex-Ⅱ系列是面向建立在IP核心和用户化模块的从低密度到高密度的高性能设计，这个系列为电信、无线、网络、视频和DSP应用(包括PCI、LVDS和D