西安邮电大学电子工程学院基于Verilog HDL的FPGA设计基础课件 第10章.pptVIP

第10章 FPGA设计入门;一、基于FPGA的设计流程和方法;FPGA设计流程; 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。 系统规范包含的内容： 设计所要实现的功能； 设计所采用的基本思想； 整个设计的组织结构； I/O引脚的名称、作用及其测试波形的描述； 采用的PLD器件的型号； 片内各种资源的使用情况； 该设计与其它设计的接口方式等。 ; 在这一阶段，将开发项目整个生命期中需要的关键文档。通常在规划和制定规范阶段需要开发的关键文档包括： 技术设计规范； 验证规范； ;技术设计规范由以下部分组成： 功能描述： 功能设计规范提供全面的对该设计功能的描述。它的内容来自于使用者的需求。 慨述 这里对该设计提供一个简单、轮廓性的描述。另外，如果该设计需要遵守某个特殊标准，例如IEEE标准，该标准也应该在此说明。 ;总体方案 这里提供对该设计更为详细的功能描述。采用一个或多个模块图的描述方式，附上简单的文字。这样有助于更清楚地描述设计功能和总体方案的内部结构。虽然，严格意义上讲，系统设计规范只要描述设计的 总体方案即可。但是，如果有对内部结构的描述，则可以使整个设计更易理解。;管脚定义 这里详细描述设计FPGA的管脚定义，包括管脚的名称、方向（输入或输出），极性（高有效或底有效）、宽度（对总线）。;验证规范： 验证规范定义了用于设计验证的测试环境。它包括总线功能模型和其他一些必须开发或购买的相关环境。它也描述了验证该设计的方法——什么需要直接测试，什么需要随机测试，什么需要全面测试后才能发布。 ;;模块技术规范 对于绝大多数设计过程，系统设计规范还没有提供足够的信息进行编码设计。对于相当多的复杂设计过程．模块技术规范是必需的。 模块技术设计规范则着重于描述模块的内部和设计中的一些关键细节。它描述设计中划分的子模块——甚至可以小到只需要一位工程师进行设计和编码的子模块。大多数真正设计中的工作是由模块技术规范确定的。因为技术规范中详细定义了内部结构和内部接口等信息。技术规范完成的质量是决定接下来设计需要花费多少时间的关键因素。好的技术规范可使设计者仅编码一次，而且验证进行得很快。不好的技术规范，可能导数多次代码／测试／综合循环选代。;3、设计输入---手工完成 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 ; 4、功能仿真---借助EDA工具 不考虑信号传输和器件的延时，仿真系统逻辑功能是否符合系统规范。 5、综合、优化---借助EDA工具自动完成（综合器） 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。对综合来说满足要求的方案可能多个，综合器将产生一个最优或接近最优的结果。;6、布局与布线，生成编程文件---借助EDA工具自动完成 将已分割的逻辑小块放到器件内部逻辑资源的具体位置并利用布线资源完成各功能块之间的连接 生成可供器件编程使用的数据文件。 ;7、时序仿真---借助EDA工具手工完成 考虑信号传输和器件的延时，仿真系统的时序和逻辑功能是否仍符合系统规范。（不同器件的内部延时不一样，不同的布局、布线延时也会有比较大的不同）。 8、器件的编成和测试 在功能仿真与时序仿真正确的前提 下，将布局布线后形成的位流文件通过下载工具下载到具体的FPGA芯片中，这个过程也叫FPGA编程（配置） ;可编程逻辑器件设计流程;目标 FPGA 的选择;二、可编程逻辑设计指导原则;模块划分的一般规则：;1 分离特殊逻辑和核心逻辑 ;2 模块之间 无 粘合逻辑 ;3 一个模块内只使用一个时钟 ;5 寄存器方式输出 ;8 将不同优化目标的逻辑分开 这种方法的好处是：对于某个模块综合器只需要考虑一种优化目标和策略，从而比较容易达到较好的优化效果。如果同时考虑两种优化目标，会使综合器陷入相互制约的困境，耗费