EDA及VHDL语言 第1章 概述

VHDL与EDAVHDL语言与电子设计自动化吕常智[e-mail]与EDA摩尔定律：VHDL与EDA0.251.23.15.59214211002040608010012019851989199319951997199819992000晶体管数目(100万）戈登·摩尔（GordonMoore）:Intel公司的创始人之一，1965年提出摩尔定律。在一个芯片上晶体管的数目大约18个月就将翻倍。VHDL与EDA杀手级应用:EDA技术漏斗：$€￥￡设想CAD工程师市场沙子（硅）EDA技术电路板芯片当前热门应用技术：认知、软件无线电，数字电源，移动数据业务，能量收集……1、DSP(数字信号处理)2、ARM(嵌入式设计)3、FPGA\CPLD(可编程设计)4、……VHDL与EDAVHDL与EDA目的1、了解目前电子设计系统方法及流程；2、掌握二种设计工具的使用；3、能用合适的工具设计较复杂的功能电路、系统或芯片。内容1、FPGA/CPLD器件和实验系统概述；2、QuartusII/DSP_Builder设计工具的使用；3、VHDL语言设计与examples（逻辑、控制与信号传输、算法）。特点综合性、实践性。学习方法1、学时安排（选修课，36学时：20学时授课，16学时实验）；2、用问题和实例来分析讨论。参考资料…VHDL与EDAVHDL与EDA1.1电子设计自动化技术及其发展现代电子设计技术的核心已日趋转向基于计算机的电子设计自动化技术，即EDA(ElectronicDesignAutomation)技术。EDA技术的发展分为三个阶段20世纪70年代20世纪80年代20世纪90年代VHDL与EDA1.1EDA技术及其发展EDA技术在进入21世纪后，得到了更大的发展在FPGA上实现DSP（数字信号处理）应用成为可能在一片FPGA中实现一个完备的数字处理系统成为可能功能强大的EDA软件不断推出电子技术领域全方位融入EDA技术EDA使得电子领域各学科的界限更加模糊，更加互为包容基于EDA的用于ASIC设计的标准单元已涵盖大规模电子系统软硬IP(IntellectualProperty)核在电子行业的产业领域广泛应用SoC高效低成本设计技术的成熟使复杂电子系统的设计和验证趋于简单。VHDL与EDA1.2电子设计自动化应用对象利用EDA技术进行电子系统设计，最后的实现的目标全定制或半定制ASICFPGA/CPLD（或称可编程ASIC）开发应用PCB（印制电路板）VHDL与EDA1.2电子设计自动化应用对象门阵列ASIC1.超大规模可编程逻辑器件2.半定制或全定制ASIC标准单元ASIC全定制芯片3.混合ASIC作为EDA技术最终实现目标的ASIC，可以通过三种途径来完成VHDL与EDA1.3VHDLHDLVHDLVerilogHDLABELAHDLSystemVerilogSystemC。英文全名是VHSIC(VeryHighSpeedIntegratedCircuit)HardwareDescriptionLanguage，现在公布的最新VHDL标准版本是IEEE1076-2002VHDL与EDA1.4EDA的优势1．可以大大降低设计成本，缩短设计周期。2．库都是EDA公司与半导体生产厂商合作、共同开发。3．极大地简化设计文档的管理。4．极大地提高了大规模系统电子设计的自动化程度。5．设计者拥有完全的自主权，再无受制于人之虞6．良好的可移植与可测试性，为系统开发提供可靠的保证。7．能将所有设计环节纳入统一的自顶向下的设计方案中。8．在系统板设计结束后仍可利用计算机对硬件系统进行完整的测试。VHDL与EDA1.5面向FPGA的开发流程1.5.1设计输入图1-1FPGA的EDA开发流程VHDL与EDA1.5面向FPGA的开发流程1.5.1设计输入1.图形输入原理图输入状态图输入波形图输入2.硬件描述语言文本输入VHDL与EDA1.5面向FPGA的开发流程1.5.2综合1.5.3布线布局（适配）1.5.4仿真时序仿真功能仿真1.5.5下载和硬件测试VHDL与EDA1.6QuartusII概述QuartusII是Altera提供的FPGA/CPLD开发集成环境图形或HDL编辑编程器设计输入综合或编译适配器件下载仿真Analysis&Synthesis（分析与综合）Filter（适配器）Assembler（编程文件汇编）TimingAnalyzer（时序分析器）图1-2QuartusII设计流程VHDL与EDA1.7IP核软IP--用VHDL等硬件描述语言描述的功能块，但是并不涉及用什么具体电路元件实现这些功能。固IP--完成了综合的功能块。硬IP--供设计的最终阶段产品--掩膜。VHDL与EDA1.10EDA技术的发展趋势超大规模集成电路的集成度和工艺水平不断提高，在一个芯片上完成的系统级的集成已成为可能。可编程逻辑器件开始进入传统的ASIC市场。市场对系统的集成度不断提出更高的要求，促使EDA工具和IP核应用更为广泛。高性能的EDA工具得到长足的发展，为嵌入式系统设计提供了功能强大的开发环境。计算机硬件平台性能大幅度提高，为复杂的SoC设计提供了物理基础。