现代数字系统设计电子设计竞赛培训.ppt
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1、2019/2/26,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 2005.5,2019/2/26, 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,2019/2/26,第一节 数字集成电路、数字系统、EDA,2019/2/26,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(Gate Array),标准单元(Standard Cell),
2、可编程逻辑器件 (Programmable Logic Device),PROM,FPLA,PAL,GAL,HDPLD FPGA,ASIC,全定制 (Full Custom),半定制 (Semi-Custom),EPLD CPLD,2019/2/26, 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,2019/2/26,VS,2
3、019/2/26,低速数字系统 信号速率:MHz 平台: MCU、 SSI/MSI 、LSI、VLSI 中高速数字系统 信号速率:0 MHz 级 平台: DSP 、Embedded 、高端CPU 、CPLD 高速数字系统 信号速率:00 MHz 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,2019/2/26,单片机系统,2019/2/26,DSP及嵌入式系统,2019/2/26,FPGA系统,2019/2/26,1.3 EDA技术,EDA (Electronic Design
4、Automation),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 (Computer Aided Design)阶段 (60年代中80年代初) CAE (Computer Aided Engineering)阶段 (80年代初90年代) ESDA(Electronic System Design Automation)阶段 (90年代初以来的高速发展的阶段),2019/2/26,数字系统EDA主要特征,高层综合(HLS) 理论与方法取得进展,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
5、述设计:形成了VHDL和Verilog HDL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。,2019/2/26,著名EDA公司,2019/2/26,第二节 基于可编程逻辑器件的数字系统设计,2019/2/26,2.1可编程逻辑器件结构 基本PLD结构,输入 电路,与 阵 列,或 阵 列,输出 电路,输 入,输 出,输入项,乘积项,或项,2019/2/26,C
6、PLD 结构图,I/O Control Block,2019/2/26,. . .,IOC,IOC,. . .,IOC,IOC,. . .,IOC,IOC,. . .,IOC,IOC,. . .,IOC,IOC,. . .,IOC,IOC,FPGA 结构图,. . .,IOC,IOC,. . .,IOC,IOC,. . .,IOC,IOC,. . .,IOC,IOC,. . .,IOC,IOC,. . .,IOC,IOC,EAB,EAB,嵌入式 阵 列,2019/2/26,2019/2/26,ISE Foundation 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
7、合和验证功能。,2.1可编程逻辑器件开发环境,2019/2/26,1.3 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,2019/2/26,设计输入路线图,1K-5K,10-100K,100K-1M,1M-10M,1991,1993,1995,1997,1999,2001,2003,2005,Equations,Schematics,RTL,Behavioral VHDL/Verilog,Intellectual Property,MATLAB DSP BUilDER,C-C
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