EDA应用技术 第2版 课件 02_EDA技术概述及设计工具软件使用课件.ppt

电子工业出版社《EDA应用技术(第2版)》编制王真富项目一EDA技术概述及设计工具软件使用基于FPGA(Field-ProgrammableGateArray)采用EDA（ElectronicDesignAutomation）技术设计电子系统是用硬件描述语言设计逻辑控制电路，是现代电子工程领域的一门新技术，是电子设计技术与制造技术的核心，给电子产品的设计开发带来革命性变化。随着信息产业和微电子技术、可编程逻辑嵌入式系统设计技术的发展，FPGA应用范围遍及航空航天、医疗、通讯、网络通讯、安防、广播、汽车电子、工业、消费类市场、测量测试等多个热门领域。EDA技术概述1.FPGA的工作原理FPGA的基本原理是通过擦写文件去配置查找表的内容，从而在相同的电路情况下实现不同的逻辑功能。查找表（Look-Up-Table，LUT），实际上是一个RAM。目前，FPGA中多数使用4输入的LUT，每一个LUT可以看成一个有4位地址线的16×1的RAM。当用户通过原理图或硬件描述语言描述了一个逻辑电路以后，FPGA开发软件会自动计算逻辑电路的所有可能结果，并把这些计算结果事先写入RAM中，这样，每输入一组逻辑值进行逻辑运算时，就等于输入一个地址进行查表，找到地址对应的内容后进行输出即可。项目一EDA技术概述及设计工具软件使用2.FPGA的基本结构FPGA结构通常包括三种基本逻辑模块：可编程输入/输出模块（I/OB）、可编程逻辑模块（CLB）和可编程布线资源（PI）。较复杂的FPGA结构中还有其他一些功能模块如图1.11所示。图1.11FPGA的结构框图项目一EDA技术概述及设计工具软件使用3.基于FPGA的EDA开发流程基于FPGA的基本开发流程，主要包括设计输入（DesignEntry）、仿真（Simulation）、综合（Synthesize）、布局布线（PlaceandRoute）和下载编程等步骤，一般开发流程，如图1.14所示。图1.14基于FPGA的EDA开发流程项目一EDA技术概述及设计工具软件使用EDA技术的核心是利用计算机完成电子系统的设计，EDA软件是进行设计开发必不可少的工具。不同FPGA芯片生产厂商的开发工具不同，本书主要介绍开发Altera公司FPGA芯片的综合开发工具QuartusPrime20.1。QuartusPrime20.1综合开发工具完全支持VHDL、VerilogHDL的设计流程，其内部嵌有VHDL、VerilogHDL逻辑综合器，提供了与第三方仿真工具ModelSim-Altera2020.1的无缝连接。设计工具软件使用项目一EDA技术概述及设计工具软件使用1.QuartusII设计开发工具使用运行QuartusPrime20.1进入开发环境，用户界面，如图1.15所示。它由标题栏、菜单栏、工具栏、工程管理窗口、任务窗口、消息窗口、状态窗口和工作区等几部分组成。在QuartusPrime20.1集成开发环境，选择【View】菜单【UtilityWindows】命令，可添加或隐藏工程管理窗口、任务窗口等窗口。图1.15QuartusPrime用户界面项目一EDA技术概述及设计工具软件使用QuartusPrime20.1开发工具进行FPGA器件的开发应用，其过程主要有设计输入、设计处理、逻辑仿真和器件编程等阶段。在设计的任何阶段出现错误，都需要进行纠正错误，直至每个阶段都正确为止。（1）设计输入阶段QuartusPrime20.1开发工具的工作对象是工程，工程用来管理所有设计文件以及编辑设计文件过程中产生的中间文件。设计输入阶段主要包括工程的创建和设计文件的输入。项目一EDA技术概述及设计工具软件使用①建立工程选择【File】菜单【NewProjectWizard…】命令，出现新建工程向导【NewProjectWizard】对话框，新建工程向导5步骤中的第1页如图1.16所示。图1.16新建工程向导第1页项目一EDA技术概述及设计工具软件使用新建工程向导第2页，用来向工程添加或删除已有的设计文件，如图1.17所示。在新建工程向导第2页，单击“…”按键，可浏览文件选项，添加文件到该工程的文件。图1.17新建工程向导第2页项目一EDA技术概述及设计工具软件使用新建工程向导第3页，用来设置目标芯片的型号，如图1.18所示。可根据器件编程目标器件的FPGA芯片型号，选择器件的型号、封装方式、引脚数目、速度级别等。图1.18新建工程向导第3页项目一EDA技术概述及设计工具软件使用新建工程向导第4页，用