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IP在EDA技術的應用和發展中的意義(2)

IP在EDA技術的應用和發展中的意義

 3.4系統框架結構

 EDA系統框架結構(Framework)是壹套配置和使用EDA軟件包的規範,目前主要的EDA 系統都建立了框架結構,如Cadence公司的Design Framework,Mentor公司的Falcon Framework等,這些框架結構都遵守國際CFI組織(CAD Framework Initiative)制定的統壹技術 標準。Framework能將來自不同EDA廠商的工具軟件進行優化組合,集成在壹個易於管理的統壹的 環境之下,而且還支持任務之間、設計師之間在整個產品開發過程中實現信息的傳輸與***享,這是 並行工程和Top-Down設計方法的實現基礎。

 4、EDA技術的基本設計方法

 EDA技術的每壹次進步,都引起了設計層次上的壹個飛躍。

 物理級設計主要指IC版圖設計,壹般由半導體廠家完成,對電子工程師並沒有太大的 意義,因此本文重點介紹電路級設計和系統級設計。

 4.1電路級設計

 電子工程師接受系統設計任務後,首先確定設計方案,同時要選擇能實現該方案的合適 元器件,然後根據具體的元器件設計電路原理圖。接著進行第壹次仿真,包括數字電路的邏輯模 擬、故障分析、模擬電路的交直流分析、瞬態分析。系統在進行仿真時,必須要有元件模型庫的支 持,計算機上模擬的輸入輸出波形代替了實際電路調試中的信號源和示波器。這壹次仿真主要是檢 驗設計方案在功能方面的正確性。

 仿真通過後,根據原理圖產生的電氣連接網絡表進行PCB板的.自動布局布線。在制作 PCB板之前還可以進行後分析,包括熱分析、噪聲及竄擾分析、電磁兼容分析、可靠性分析等,並 且可以將分析後的結果參數反標回電路圖,進行第二次仿真,也稱為後仿真,這壹次仿真主要是檢 驗PCB板在實際工作環境中的可行性。

 由此可見,電路級的EDA技術使電子工程師在實際的電子系統產生之前,就可以全面地 了解系統的功能特性和物理特性,從而將開發過程中出現的缺陷消滅在設計階段,不僅縮短了開發 時間,也降低了開發成本。

 4.2系統級設計

 進入90年代以來,電子信息類產品的開發出現了兩個明顯的特點:壹是產品的復雜程 度加深,二是產品的上市時限緊迫。然而電路級設計本質上是基於門級描述的單層次設計,設計的所有工作(包括設計輸入,仿真和分析,設計修改等)都是在基本邏輯門這壹層次上進行的,顯然 這種設計方法不能適應新的形勢,為此引入了壹種高層次的電子設計方法,也稱為系統級的設計方法。

 高層次設計是壹種"概念驅動式"設計,設計人員無須通過門級原理圖描述電路,而是 針對設計目標進行功能描述,由於擺脫了電路細節的束縛,設計人員可以把精力集中於創造性的概念構思與方案上,壹旦這些概念構思以高層次描述的形式輸入計算機後,EDA系統就能以規則驅動 的方式自動完成整個設計。這樣,新的概念得以迅速有效的成為產品,大大縮短了產品的研制周期。不僅如此,高層次設計只是定義系統的行為特性,可以不涉及實現工藝,在廠家綜合庫的支持 下,利用綜合優化工具可以將高層次描述轉換成針對某種工藝優化的網表,工藝轉化變得輕松容易。

 高層次設計步驟如下:

 第壹步:按照"自頂向下"的設計方法進行系統劃分。

 第二步:輸入VHDL代碼,這是高層次設計中最為普遍的輸入方式。此外,還可以采用圖形輸入 方式(框圖,狀態圖等),這種輸入方式具有直觀、容易理解的優點。

 第三步:將以上的設計輸入編譯成標準的VHDL文件。對於大型設計,還要進行代碼級的功能仿 真,主要是檢驗系統功能設計的正確性,因為對於大型設計,綜合、適配要花費數小時,在綜合前 對源代碼仿真,就可以大大減少設計重復的次數和時間,壹般情況下,可略去這壹仿真步驟。

 第四步:利用綜合器對VHDL源代碼進行綜合優化處理,生成門級描述的網表文件,這是將高層次 描述轉化為硬件電路的關鍵步驟。

 綜合優化是針對ASIC芯片供應商的某壹產品系列進行的,所以綜合的過程要在相應的 廠家綜合庫支持下才能完成。綜合後,可利用產生的網表文件進行適配前的時序仿真,仿真過程不 涉及具體器件的硬件特性,較為粗略。壹般設計,這壹仿真步驟也可略去。

 第五步:利用適配器將綜合後的網表文件針對某壹具體的目標器件進行邏輯映射操作,包括底 層器件配置、邏輯分割、邏輯優化和布局布線。適配完成後,產生多項設計結果:①適配報告,包 括芯片內部資源利用情況,設計的布爾方程描述情況等;②適配後的仿真模型;③器件編程文件。 根據適配後的仿真模型,可以進行適配後的時序仿真,因為已經得到器件的實際硬件特性(如時延 特性),所以仿真結果能比較精確地預期未來芯片的實際性能。如果仿真結果達不到設計要求,就 需要修改VHDL源代碼或選擇不同速度品質的器件,直至滿足設計要求。

 第六步:將適配器產生的器件編程文件通過編程器或下載電纜載入到目標芯片FPGA或CPLD中。 如果是大批量產品開發,通過更換相應的廠家綜合庫,可以很容易轉由ASIC形式實現。

 5、結束語

 EDA技術是電子設計領域的壹場革命,目前正處於高速發展階段,每年都有新的EDA工 具問世,我國EDA技術的應用水平長期落後於發達國家,因此,廣大電子工程人員應該盡早掌握這 壹先進技術,這不僅是提高設計效率的需要,更是我國電子工業在世界市場上生存、竟爭與發展的 需要。

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