电子设计自动化lzschaper课件1.ppt
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1、李振松2013-04信息与通信工程学院信息与通信工程学院课程简介 课程主要内容包括三个部分:课程主要内容包括三个部分:n 可编程逻辑器件基本结构可编程逻辑器件基本结构n VHDL硬件描述语言硬件描述语言n EDA设计方法、仿真工具和实验系统设计方法、仿真工具和实验系统 课程课程学习任务和目标学习任务和目标n 掌握掌握VHDL硬件描述语言;硬件描述语言;n 熟练使用熟练使用EDA工具进行可编程逻辑器件的设计;工具进行可编程逻辑器件的设计;n 掌握基于掌握基于EDA技术的数字系统设计方法。技术的数字系统设计方法。课程课程学习方法学习方法n 实际动手设计实现数字系统 课程简介课程简介NoImage第
2、一章 EDA技术简介技术简介 EDA技术的基本概念和发展历程 EDA技术的特征、优势和实现目标 EDA技术的设计流程和设计工具 EDA技术与ASIC设计 EDA技术的发展趋势EDA技术简介技术简介EDA基本概念基本概念nEDA:Electronic Design AutomationnEDA技术就是以技术就是以大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件为设计载体,以为设计载体,以硬硬件描述语言件描述语言HDL为系统逻辑描述的表达方式,以计算机、为系统逻辑描述的表达方式,以计算机、大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件开发平台开发平台为设计工具,为设计工具,自动地自动地完成完成用软件方式设计的电
3、子系统用软件方式设计的电子系统到到硬件系统硬件系统的逻辑编译、逻辑的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合、结构综合化简、逻辑分割、逻辑综合、结构综合(布局布线布局布线),以及,以及逻辑优化和逻辑仿真,直至对特定目标芯片的适配编译、逻辑优化和逻辑仿真,直至对特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作,最终形成逻辑映射、编程下载等工作,最终形成集成电子系统集成电子系统或或专专用集成电路用集成电路(ASIC)芯片芯片的技术。的技术。nEDA技术融合技术融合硬件实现硬件实现方面、方面、计算机辅助工程计算机辅助工程方面和方面和现代现代电子学电子学方面多学科于一体,打破了方面多学科于一体,打破了软
4、件软件和和硬件硬件间的界限,间的界限,使计算机软件技术与硬件实现合二为一。使计算机软件技术与硬件实现合二为一。现代电子 设计工具的 使用和开发 硬件描述语言和 IP 核的设计开发 电路与系统 的理论和 设计实现 板上系统和 片上系统设计方法研究 现代电子 设计的 理论基础 EDA基本概念基本概念nEDA技术的范畴技术的范畴EDA技术技术数字系统模块化设计数字系统模块化设计数字电路设计数字电路设计FPGA设计设计ASIC版图设计版图设计PCB设计设计器件模型库系统仿真器件模型库系统仿真模拟电路设计模拟电路设计混合电路设计混合电路设计EDA发展历程 行为设计 结构设计 Electronics De
5、sign Optimize 逻辑设计 Electronics Design Automution 电路设计 Computer-Aided Engineering 版图设计 Computer-Aided Design 1970 1980 1990 2000 CAD EDA CAE EDO nEDA技术的发展历程技术的发展历程n计算机辅助设计计算机辅助设计(CAD)阶段:阶段:70年代年代n借助软件工具由计算机辅助完成借助软件工具由计算机辅助完成IC版图编辑和印制电路板布局布线版图编辑和印制电路板布局布线等工作等工作n设计速度低,修改困难设计速度低,修改困难n计算机辅助工程计算机辅助工程(CAE)
6、阶段:阶段:80年代年代n通过电气连接网络表将电路功能设计和结果设计相结合以实现工程通过电气连接网络表将电路功能设计和结果设计相结合以实现工程设计设计n自动化和智能化程度不高,设计软件工具不兼容,学习使用困难自动化和智能化程度不高,设计软件工具不兼容,学习使用困难n电子设计自动化电子设计自动化(EDA)阶段:阶段:90年代至今年代至今n采用高级语言描述、系统仿真和综合技术等核心技术采用高级语言描述、系统仿真和综合技术等核心技术n采用系统化、层次化并行设计方式,核心为可编程逻辑器件的设计采用系统化、层次化并行设计方式,核心为可编程逻辑器件的设计n自动化和智能化程度大大提高自动化和智能化程度大大提
7、高EDA发展历程发展历程第一章 EDA技术简介技术简介 EDA技术的基本概念和发展历程 EDA技术的特征、优势和实现目标 EDA技术的设计流程和设计工具 EDA技术与ASIC设计 EDA技术的发展趋势EDA技术简介技术简介Top-down行为设计行为设计结构设计结构设计逻辑设计逻辑设计电路设计电路设计版图设计版图设计Bottom-up系统分解系统分解单元设计单元设计功能块划分功能块划分子系统设计子系统设计系统总成系统总成EDA技术的特征技术的特征nEDA技术的特征技术的特征n1、采用自顶向下的设计流程、采用自顶向下的设计流程自顶向下设计流程自顶向下设计流程自底向上设计流程自底向上设计流程n自顶
8、向下的设计流程自顶向下的设计流程n利用功能分割将设计由上至下进行层次化和模块化利用功能分割将设计由上至下进行层次化和模块化n从设计要求出发描述系统行为从设计要求出发描述系统行为n模块化设计,将系统分解为各个模块的集合模块化设计,将系统分解为各个模块的集合n每个模块可进行独立的设计,便于分工合作每个模块可进行独立的设计,便于分工合作n整个设计过程基本由计算机自动完成整个设计过程基本由计算机自动完成EDA技术的特征技术的特征n2、设计语言采用标准化的硬件描述语言、设计语言采用标准化的硬件描述语言n硬件描述语言硬件描述语言(HDL)n是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言。是一种用于设计硬件电子系统
9、的计算机语言。n对硬件电路的行为和功能结构进行高度抽象化对硬件电路的行为和功能结构进行高度抽象化的描述。的描述。n用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式。电路结构和连接形式。n采用硬件描述语言进行电子系统设计可以提高采用硬件描述语言进行电子系统设计可以提高效率,增加开发成果的可继承性以及缩短开发效率,增加开发成果的可继承性以及缩短开发时间实现电路设计的自动化。时间实现电路设计的自动化。EDA技术的特征技术的特征nVHDL:Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description
10、 Languagen诞生于诞生于1983年,年,1987年成为硬件描述语言的业界标准之一。年成为硬件描述语言的业界标准之一。n主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口。主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口。n十分类似于一般的计算机高级语言,具有多方面优点。十分类似于一般的计算机高级语言,具有多方面优点。nVerilog HDL n在在C语言的基础上发展而来,目前应用最广泛的硬件设计语语言的基础上发展而来,目前应用最广泛的硬件设计语言之一。言之一。n具有简洁、高效、易用的特点。适合各个层次的设计和描述。具有简洁、高效、易用的特点。适合各个层次的设计和描述。n两种语言各有特点两种语言各
11、有特点EDA技术的特征技术的特征n3、自动化的设计过程、自动化的设计过程n采用了功能强大的软件设计工具采用了功能强大的软件设计工具n各类资源库各类资源库(Library)的完善是自动化设计的保障的完善是自动化设计的保障n4、具有逻辑综合和优化的功能、具有逻辑综合和优化的功能n逻辑综合将高层次抽象描述转化为底层电路表示逻辑综合将高层次抽象描述转化为底层电路表示n优化功能将电路设计的时延缩短到最小并有效利用优化功能将电路设计的时延缩短到最小并有效利用资源资源EDA技术的特征技术的特征n5、具有强大的测试仿真功能、具有强大的测试仿真功能n通过计算机软件对所设计的电子系统从各种不同层次的通过计算机软件
12、对所设计的电子系统从各种不同层次的系统性能进行系列测试和仿真系统性能进行系列测试和仿真n对目标器件进行边界扫描测试、逻辑测试等验证设计功对目标器件进行边界扫描测试、逻辑测试等验证设计功能能n6、有效保护设计者知识产权、有效保护设计者知识产权n由于用由于用HDL表达的专用功能设计在实现目标方面有很大表达的专用功能设计在实现目标方面有很大的可选性,使设计者拥有完全的知识产权的可选性,使设计者拥有完全的知识产权n7、采用开放性和标准化的软件框架、采用开放性和标准化的软件框架n实现资源共享实现资源共享EDA技术的特征技术的特征EDA技术的优势技术的优势nEDA技术的优势技术的优势n采用硬件描述语言,便
13、于复杂系统的设计采用硬件描述语言,便于复杂系统的设计n强大的系统建模和电路仿真功能强大的系统建模和电路仿真功能n具有自主知识产权具有自主知识产权n开发技术的标准化合规范化开发技术的标准化合规范化n全方位利用计算机的自动设计、仿真和测试技全方位利用计算机的自动设计、仿真和测试技术术n对设计者的硬件知识和硬件经验要求低对设计者的硬件知识和硬件经验要求低nEDA技术的实现目标技术的实现目标n印制电路板印制电路板(PCB)设计设计n集成电路集成电路(IC或或ASIC)设计设计n可编程逻辑器件可编程逻辑器件(CPLD/FPGA)设计设计n混合电路设计混合电路设计EDA技术的技术的实现目标实现目标第一章
14、EDA技术简介技术简介 EDA技术的基本概念和发展历程 EDA技术的特征、优势和实现目标 EDA技术的设计流程和设计工具 EDA技术与ASIC设计 EDA技术的发展趋势EDA技术简介技术简介nEDA技术的设计流程技术的设计流程n设计流程的作用设计流程的作用n规范设计活动的准则规范设计活动的准则n规定了工具的选择和使用规定了工具的选择和使用n规定了设计的工作次序和内容,缩短设计周期规定了设计的工作次序和内容,缩短设计周期n保障了设计的正确性和可靠性保障了设计的正确性和可靠性EDA技术的技术的设计流程设计流程n典型的典型的EDA设计流程设计流程设计准备设计准备设计输入设计输入设计处理设计处理设计验
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