中国科技大学2011通信与电子系统综合设计1.ppt

通信与电子系统综合设计梁晓雯 EDA实验室 2011.9 课程背景 电子系统设计方法和实现技术的发展 特点：高复杂度、大规模、以VLSI为核心进行设计； 培养人才的需要 人才培养应符合技术的发展； 本系的课程设置 “电子系统设计基础” 本科生必修课 “通信与电子系统综合设计” 本、硕选修课 课堂讲解内容 回顾现代大规模复杂的电子系统的设计方法和硬件实现等； 介绍实验平台硬件架构； 介绍实验课题的设计思想。 第一部分 回顾现代大规模高复杂度的电子系统的设计方法和硬件实现； 一、电子系统设计概述 二、电子系统设计方法 电子系统的设计主要体现在： 系统模型：描述系统功能和性能的数学模型和算法模型，使用相应的软件工具。 集成电路芯片：将控制、运算和数据处理等功能集成在半导体芯片上。 PCB板：连接各种芯片和元、器件，并使整个系统的硬件实现满足电磁兼容的要求。 （1）自下而上的设计过程（Bottom Up） 2）EDA技术的设计方法 EDA技术自上而下(top-down)的设计流程 3. EDA技术的优势 降低了系统硬件电路的设计难度； 采用系统设计早期的仿真技术； HDL语言是强有力的设计工具； 自行设计ASIC芯片； 主要文件是HDL源程序。 二、电子系统设计方法 EDA技术的设计包括： 系统建模和仿真软件 电路分析软件工具SPICE 和 PSPICE，可进行模拟电路的仿真和分析； 仿真软件MAPLAB中的Simulink、System View。 IC的设计流程 前端设计 （1）系统级描述 （2）RTL级描述 （3）逻辑综合 后端设计 （1）FPGA实现 （2）ASIC实现 （1）系统级描述 系统级描述：对IC内部系统的数学模型的描述，决定系统做什么及性能如何，不考虑系统的实际操作和用什么方法来实现，是一种抽象的描述。 软件工具：提供系统行为级模型库 自建模型（System C，HDL 语言） 系统功能的完整仿真 （2）RTL级描述 寄存器传输级描述（Register Transfer Level），导出系统逻辑表达式，才能映射到由具体逻辑元件组成的硬件结构。 软件工具： 提供RTL级编程环境（HDL语言） RTL级仿真 … Begin D = A and B; E = not C; F = D or E; End a; … （3）逻辑综合(logic synthesis) 利用逻辑综合工具将RTL级描述程序转换成用基本逻辑元件表示的文件（门级网表文件）。 门级网表文件分为： 一般性的网表文件：与物理实现技术无关 目标网表文件：与物理实现技术有关 软件工具：逻辑综合工具 门级电路仿真 输出电路原理图  IC的设计流程 3. 可编程逻辑器件(PLD)的设计方法1）集成电路的分类 用户全定制IC 针对用户要求专门制作（从“零”做起）； 功能独特，不具有通用性； 在集成度、速度、大批量成本和面积优化等性能方面有优势； IC的设计和测试周期较长。 用户半定制IC 针对用户要求专门制作（在“母片”上制作）； 功能独特，不具有通用性； 某些部分预先加工成标准单元，即母片； IC的设计和制作的时间短； 芯片尺寸较大。 可编程逻辑器件(PLD) 具有标准电路和半定制电路两者的特征； 像标准电路一样可以从市场上购买，生产者和用户是分离的； 与用户半定制IC设计类似，厂家只做了个“平台”，用户在其上进行设计； 2） FPGA的设计实现流程 FPGA实现系统的优点 用户自定义功能，设计灵活方便； 器件可反复编程； 前期投资风险低； 适合作为小批量、研发产品的实现手段 * * 课时、成绩考核 课时：20（课堂）/40（实验），2学分 选修课 成绩考核：实验及设计报告 EDA实验室：西区电三楼809室 参考书：1）“电子系统设计基础” 2）实验室电子文档 FPGA+DSP+ARM结构 开发平台 一、电子系统设计概述 电子系统的实现是以电子元、器件为基础的，因此不同阶段，电子系统呈现出不同的特征。 集成化的电子系统是现代大规模复杂系统的发展趋势。 产生新的系统设计方法：EDA技术（Electronic Design Automation） ENIAC IBM-PC 1981 1.电子系统设计的内容 以微机