电子设计自动化应用技术FPGA应用篇全套课件电子教案板.ppt

电子设计自动化应用技术—FPGA应用篇1.1什么是FPGA1.2为什么用FPGA1.3使用FPGA的条件1.4本书包括那些内容1.1什么是FPGA1.2为什么用FPGA1.3使用FPGA的条件1.4课程包括那些内容1984年，Xilinx公司开发了一种新型的集成电路芯片FPGA。伴随EDA（ElectronicDesignAutomation）技术的发展，FPGA的开发和使用越来越便利。EDA是迅速发展起来的新技术，涉及面广，内容丰富，目前尚无统一严格的定义。从理论角度理解EDA，可以认为EDA是以计算机和微电子技术为先导，汇集数据库、计算机图形学、图论与拓扑逻辑、计算数学、优化理论及微电子工艺结构学等学科成果的先进技术。从技术应用角度理解EDA，可以认为EDA是以大规模集成电路为设计载体，以硬件描述语言为表达方式，以计算机为设计环境，利用软件开发工具自动完成设计系统的编译、化简、综合、仿真、布局布线、优化，完成对FPGA的适配、映射、编程下载，将系统集成到FPGA。如果要完成FPGA设计，设计者需借助EDA技术，用硬件描述语言完成对系统的描述，其他工作都交给计算机及其软件工具完成。本章首先将介绍EDA技术的相关问题，介绍如何选择开发工具，FPGA在一个实际电子系统中究竟承担什么任务，电子系统中如何使用FPGA。2.1EDA技术发展2.2EDA系统构成2.3FPGA开发工具2.4FPGA设计资源2.5FPGA应用系统举例2.1EDA技术发展1．CAD阶段随着集成电路的出现和应用，电子系统设计进入到发展的初级阶段，人们选用大量中小规模标准集成电路，根据集成电路的摆放位置以及它们之间的连接关系进行布图布线，设计出PCB（PrintedCircuitBoard）板，再将这些器件焊接在PCB板上，做成电子系统，对电子系统的调试是在组装好的PCB板上进行的。人们将产品设计过程中高重复性的繁杂劳动，如布图布线工作用二维图形编辑与分析的CAD工具替代，CAD阶段最具代表性的产品就是美国ACCEL公司开发的Tango布线软件。在EDA技术发展初期，PCB布图布线工具受到计算机工作平台的制约，能支持的设计工作有限且性能比较差。20世纪80年代初，随着集成电路规模的增大，EDA技术有了较快的发展，许多软件公司，如：Mentor、LogicSystem等公司进入市场，开始出现带电路图编辑工具和逻辑模拟工具的EDA软件，每个软件只能完成其中的一项工作，在产品开发的不同阶段分别使用不同的开发软件，不能提供系统级的仿真与综合。2．CAED阶段CAD阶段的自动布局布线工具代替了设计工作中绘图的重复劳动，80年代CAED阶段的EDA工具则代替了设计师的部分设计工作，在电子系统的设计、制造最佳的电子产品起到关键作用。80年代计算机的发展，使得以科学计算为主的计算机步入辅助工程设计的工作站阶段。工作站平台不单只是计算机计算能力的增强，更重要的是人机图形界面标准的发展，三维图形造型、窗口技术、UNIX操作系统、网络上的数据交换、数据库以及进程管理等一系列计算机科学最新成果的引入。80年代后期，EDA的相关工具已经可以进行设计描述、综合与优化和设计结果验证，由于采用了统一数据管理技术，因此，能将各个软件工具集成为一个CAED系统，实现从设计输入到版图输出的全程设计自动化。CAED阶段的EDA工具不仅为成功开发电子产品创造了有利条件，而且为高级设计人员的创造性劳动提供了方便。但是，大部分从原理图出发的EDA工具仍然不能适应复杂电子系统设计的要求，而且具体化的元件图形制约着优化设计。3．ESDA阶段ESDA阶段的EDA工具为设计师提供了全线的系统设计工具，使电子系统工程师在不熟悉各种半导体厂家和各种半导体工艺的情况下，完成电子系统的设计。20世纪90年代，设计师逐步从使用硬件转向设计硬件，从电路级电子产品开发转向系统级电子产品开发，EDA工具以系统级设计为核心，包括系统行为级描述与结构级综合，系统仿真与测试验证，系统划分与指标分配，系统决策与文件生成等一整套的电子系统设计自动化工具。EDA工具不仅具有电子系统设计的能力，而且能提供独立于工艺和厂家的系统级设计能力，具有高级抽象的设计构思手段。ESDA阶段的EDA技术主要特征：（1）采用硬件描述语言，支持不同层次的描述，使设计描述更加规范化，便于传递、交流、保存、修改以及重复利用。（2）采用高层次综合：设计层次提高到系统级，或称为行为级，并划分为逻辑综合与测试综合，保证系统设计结果稳定可靠地工作。（3）建立并行设计框架：使用统一的数据库管理系统与完善的通信管理系统，共享数据库和知识库，并行进行设计。（4）软硬件协调设计与验证：弥补了软件设计与硬件设计之间的空隙，保证了软硬件之间的同步协调工作。2.2EDA系统构成通用EDA