EDA技术及应用 第一章 绪论

EDA技术主讲：牛军浩教学目的译码器接口芯片计数器秒表信号源逻辑编译逻辑化简逻辑分割逻辑综合逻辑优化仿真测试课程大纲概述EDA设计流程及其工具FPGA/CPLD的工作原理，结构及特点原理图输入设计方法VHDL设计方法VHDL的基本语法、并发程序设计的基本方法电子系统设计与实例第一章EDA技术概述1.1EDA技术及其发展1.2硬件描述语言HDL1.3EDA的设计方法1.4EDA的发展趋势1.1EDA技术及其发展1.EDA技术功能它依赖功能强大的计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDL（HardwareDescriptionLanguage）为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合、结构综合（布局布线），以及逻辑优化和仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能。1.1EDA技术及其发展2.EDA技术范畴计算机辅助设计CAD设计自动化DA电子设计自动化EDAComputer-AidedDesignDesignAutomationElectronicDesignAutomation1.1EDA技术及其发展3.EDA技术基本概念•FPGA：现场可编程门阵列•FieldProgrammableGateArray•CPLD：复杂可编程逻辑器件•ComplexProgrammableLogicDevice•ASIC：专用集成电路•ApplicationSpecificIntegratedCircuit•IP核：知识产权核•IntellectualProperty1.1EDA技术及其发展4.EDA技术发展阶段EDA技术发展阶段20世纪80年代20世纪70年代20世纪90年代•MOS工艺•PLD技术•CMOS工艺•CPLD/FPGA•CAE、CAD•超深亚微米技术•EDA技术1.2EDA技术实现目标1.EDA技术的最终目标完成专用集成电路ASIC的设计和实现，ASIC作为最终的物理平台，集中容纳了用户通过EDA技术将电子应用系统的既定功能和技术指标具体实现的硬件实体。1.2EDA技术实现目标2.ASIC的实现途径a.超大规模可编程逻辑器件b.半定制或全定制ASICc.混合ASICFPGA、CPLD面向用户，灵活、通用，硬件测试和实现快捷，开发效率高，成本低，上市时间短，维护简单门阵列ASIC、标准单元ASIC和全定制ASIC主要是指既具有面向用户的FPGA可编程功能和逻辑资源，同时也含有可方便调用和配置的硬件标准单元模块。1.3硬件描述语言HDL1.常用HDLVHDLVerilogHDLSystemVerilogSystemC1.3硬件描述语言HDL2.VHDL简介•VHDL的英文全名是VHSIC（VeryHighSpeedIntegratedCircuit）HardwareDescriptionLanguage•1983年由美国国防部（DOD）发起创建•由IEEE进一步发展并成为标准–IEEE1076-1987–IEEE1076-1993•最新标准为IEEE1076-20021.3硬件描述语言HDL3.VerilogHDL简介•Verilog是由C语言发展而来的HDL•由GDA(GatewayDesignAutomation)公司在1983年首创•1985年推出Verilog-XL仿真器•1989年Cadencen收购GDA，Verilog成为Cadence公司独家专利•1990年正式发布并促成标准IEEE1364•最新标准为IEEE1364-20051.3硬件描述语言HDL4.SystemVerilog简介•源自Verilog语言•2002年6月由Accellera标准组织推出•是首个统一硬件描述与验证语言工业标准•扩展Verilog建模能力•目标是提高具有大量门电路的、基于VC（虚核）的、总线密集芯片的设计效率•由标准IEEE1800定义1.3硬件描述语言HDL5.SystemC简介•1999年，由OSCI（OpenSystemCInitiative）组织发起•通过实现新的C++类库，提供面向硬件结构的设计与验证方法•扩展C++类库进行系统建模•由标准IEEE1666-2005定义•最新版本为SystemC2.1V11.4VHDL综合1.综合（Synthesis）•把抽象的实体结合成单个或统一的实体。•将用行为和功能层次表达的电子系统转换为低层次的便于具体实现的模块组合装配的过程。•根据综合的不同阶段又细分为：自然语言综合、行为综合、逻辑综合、结构综合。1.5基于VHDL设计方法1.从整体和局部的先后顺序划分•自顶向下(Top-down)所谓自顶向下设计就是设计者首先从整体上规划整个系统的功能和性能，然后系统进行划分，分解为规模较小、功能较为简单的局部模块，并确立它们之间的联系，循环往复直至物理实现•自底向上(Bottom-up)所谓自底向上就是设计者首先选择具体的逻辑单元，进行逻辑电路设计，得到系统需要的独立功能模块，然后把这些模块连接起来，组装成整个系统1.5基于VHDL设计方法2.自顶向下设计流程设计说明行为建模行为仿真RTL建模逻辑仿真逻辑综合测试向量功能仿真结构综合时序仿真硬件测试设计完成1.5基于VHDL设计方法3.从整体和局部的先后顺序划分传统集成电路设计现代集成电路设计设计方法自底向上自顶向下设计方式电路原理图硬件描述语言系统构成通用元器件ASIC电路仿真调试设计后期进行设计前期进行1.6EDA技术优势及趋势1.EDA技术的优势a.可在各个设计阶段进行仿真验证，保证正确性，可以大大降低设计成本，缩短设计周期b.具有强大类库资源和EDA公司、半导体厂商的支持c.逻辑设计仿真测试和边界扫描测试技术极大地提高了大规模系统电子设计的自动化程度d.拥有完全的自主知识产权e.具有良好的可移植性和可测试性。。。。。。1.6EDA技术优势及趋势2.EDA技术的发展趋势•集成度和工艺水平更进一步提高•降低成本、减小体积和改善功耗•EDA工具自动化和智能化•系统集成化：–SoC(SystemOnaChip)–SoPC(SystemOnaProgrammableChip)–IP核(IntellectualPropertyCore)•技术融合与相互渗透第一章作业P12习题1-1EDA技术、ASIC设计、FPGA开发有什么关系？1-3什么是综合？有哪些类型？综合在EDA中的地位是什么？1-4（选做）在EDA技术中，自顶向下设计方法的重要意义是什么？1-5（选做）IP在EDA技术的应用发展中的意义是什么？