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IP在EDA技术的应用和发展中的意义(第2页)

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  可编程逻辑芯片与上述掩膜ASIC的不同之处在于:设计人员完成版图设计后,在实验 室内就可以烧制出自己的芯片,无须IC厂家的参与,大大缩短了开发周期。

  可编程逻辑器件自七十年代以来,经历了PAL、GAL、CPLD、FPGA几个发展阶段,其中 CPLD/FPGA属高密度可编程逻辑器件,目前集成度已高达200万门/片,它将掩膜ASIC集成度高的 优点和可编程逻辑器件设计生产方便的特点结合在一起,特别适合于样品研制或小批量产品开发, 使产品能以最快的速度上市,而当市场扩大时,它可以很容易的转由掩膜ASIC实现,因此开发风 险也大为降低。

  上述ASIC芯片,尤其是CPLD/FPGA器件,已成为现代高层次电子设计方法的实现载 体。

3.3硬件描述语言

  硬件描述语言(HDL-Hardware Description Language)是一种用于设计硬件电子 系统的计算机语言,它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,与传 统的门级描述方式相比,它更适合大规模系统的设计。例如一个32位的加法器,利用图形输入软件 需要输入500至1000个门,而利用VHDL语言只需要书写一行A=B+C即可,而且VHDL语言可读性强, 易于修改和发现错误。早期的硬件描述语言,如ABEL-HDL、AHDL,是由不同的EDA厂商开发的,互 相不兼容,而且不支持多层次设计,层次间翻译工作要由人工完成。为了克服以上缺陷,1985年 美国国防部正式推出了VHDL(Very High Speed IC Hardware Description Language)语言, 1987年IEEE采纳VHDL为硬件描述语言标准(IEEE STD-1076)。

  VHDL是一种全方位的硬件描述语言,包括系统行为级、寄存器传输级和逻辑门级多个 设计层次,支持结构、数据流、行为三种描述形式的混合描述,因此VHDL几乎覆盖了以往各种硬件 描述语言的功能,整个自顶向下或自底向上的电路设计过程都可以用VHDL来完成。另外,VHDL还 具有以下优点: VHDL的宽范围描述能力使它成为高层次设计的核心,将设计人员的工作重心提高到了系统功 能的实现与调试,只需花较少的精力用于物理实现。 VHDL可以用简洁明确的代码描述来进行复杂控制逻辑的设计,灵活且方便,而且也便于设计 结果的交流、保存和重用。 VHDL的设计不依赖于特定的器件,方便了工艺的转换。 VHDL是一个标准语言,为众多的EDA厂商支持,因此移植性好。

3.4系统框架结构

  EDA系统框架结构(Framework)是一套配置和使用EDA软件包的规范,目前主要的EDA 系统都建立了框架结构,如Cadence公司的Design Framework,Mentor公司的Falcon Framework等,这些框架结构都遵守国际CFI组织(CAD Framework Initiative)制定的统一技术 标准。Framework能将来自不同EDA厂商的工具软件进行优化组合,集成在一个易于管理的统一的 环境之下,而且还支持任务之间、设计师之间在整个产品开发过程中实现信息的传输与共享,这是 并行工程和Top-Down设计方法的实现基础。

4、EDA技术的基本设计方法

  EDA技术的每一次进步,都引起了设计层次上的一个飞跃。

  物理级设计主要指IC版图设计,一般由半导体厂家完成,对电子工程师并没有太大的 意义,因此本文重点介绍电路级设计和系统级设计。

4.1电路级设计

  电子工程师接受系统设计任务后,首先确定设计方案,同时要选择能实现该方案的合适 元器件,然后根据具体的元器件设计电路原理图。接着进行第一次仿真,包括数字电路的逻辑模 拟、故障分析、模拟电路的交直流分析、瞬态分析。系统在进行仿真时,必须要有元件模型库的支 持,计算机上模拟的输入输出波形代替了实际电路调试中的信号源和示波器。这一次仿真主要是检 验设计方案在功能方面的正确性。

  仿真通过后,根据原理图产生的电气连接网络表进行PCB板的自动布局布线。在制作 PCB板之前还可以进行后分析,包括热分析、噪声及窜扰分析、电磁兼容分析、可靠性分析等,并 且可以将分析后的结果参数反标回电路图,进行第二次仿真,也称为后仿真,这一次仿真主要是检 验PCB板在实际工作环境中的可行性。

  由此可见,电路级的EDA技术使电子工程师在实际的电子系统产生之前,就可以全面地 了解系统的功能特性和物理特性,从而将开发过程中出现的缺陷消灭在设计阶段,不仅缩短了开发 时间,也降低了开发成本。

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