《FPGA设计袁百灵》PPT课件

FPGA设计,FPGA设计流程,设计举例,FPGA设计基本原则,内容,其它,典型的FPGA设计流程,设计输入前仿真（功能仿真）综合(优化、综合、映射)布局布线后仿真（时序仿真）生成下载文件，进行板级调试,FPGA设计的基本原则,系统原则硬件原则同步设计原则面积和速度的平衡和互换,系统原则,原则：FPGA设计要求对设计的全局有个宏观的上的合理安排。比如时钟域、模块复用、约束、面积和速度等问题。FPGA/CPLD的资源情况：一般是由底层可编程硬件单元、BLOCKRAM资源、布线资源、可配置的IO单元、时钟资源等组成。返回,可编程的硬件单元,底层的可编程硬件单元FF触发器LUT查找表返回,时钟资源,锁相环(Phase-LockedLoop,PLL)延迟锁定环(Delay-LockedLoop,DLL)返回,硬件原则,1.评判一段HDL代码的优劣标准：其描述并实现的硬件电路的性能（包括面积和速度两个方面）。2.举例：比较Verilog和语言的区别C:For(I=0;I16;I+)function();Verilog:reg3:0counter;always(negedgerst_nornegedgeclk)always(negedgeclk)beginbeginif(!rst_n)case(counter)counter=4b0;4b0000:else4b0001:counter=counter+1;endendcaseend,C:Verilog:if()1)if()elseelse2)swithch(variable)2)case(var)value1:casevalue1break;value2:casevalue2break;default:endcase解决办法：一：使用if();if();的结构描述出不带优先级的“平行”条件判断语句；二：使用软件将优先级树优化掉返回,同步设计原则,异步电路特点：电路的核心逻辑用组合逻辑电路实现。比如异步的FIFO/RAM读写信号，地址译码等电路；电路的主要信号，输出信号等并不依赖于任何一个时钟信号。不是由时钟信号驱动FF产生；异步时序电路的最大缺点是容易产生毛刺。,同步时序电路的特点：电路的核心逻辑用各种各样的触发器实现电路的主要信号、输出信号等都是由某个时钟沿驱动触发器产生出来的；同步时序电路可以很好的避免毛刺。同步时序电路设计的几个问题：是否同步时序电路一定比异步电路更多使用逻辑资源？如何实现同步时序电路的延时？同步时序电路的时钟如何产生？返回,面积与速度的平衡和互换原则,概念：面积：指一个设计消耗的FPGA/CPLD的逻辑资源的数量速度：指设计在芯片上稳定运行，所能够达到的最高频率面积与速度的平衡：对面积和速度的要求，和产品的质量和成本有直接关系。面积与速度的互换：,速度的优势换面积的节约：从理论上讲，一个设计如果时序余量较大，那么就能通过功能模块的复用减少设计消耗的面积。面积复制换速度的提高：如果，一个设计的时序要求比较高，普通方法达不到设计频率，那么一般可以通过将数据流串并转换，并行复制多个操作模块，对整个设计采取“乒乓操作”和“串并转换”的思想进行运作，在芯片输出模块再对数据进行“并串转换”。这样从宏观上看整个芯片满足了处理速度的要求。,返回,其它,阻塞赋值与非阻塞赋值的区别和用法modulenon_block(a,c,clk);非阻塞赋值inputa;inputclk;outputc;regb,c;always(negedgeclk)beginb=a;c=b;endendmodule,modulenon_block(a,c,clk);阻塞赋值inputa;inputclk;outputc;regb,c;always(negedgeclk)beginb=a;c=b;endendmodule,两种赋值方式的使用,规则：在always块中，组合逻辑设计使用阻塞赋值“”。在always块中，时序逻辑设计使用非阻塞赋值“”。在always块中，当即存在组合逻辑，有存在时序逻辑时，使用非阻塞赋值“”。,moduletest(a,b,c,d,y);moduletest(a,b,c,d,y);inputa,b,c,d;inputa,b,c,d;outputy;outputy;regy,tmp1,tmp2;regy,tmp1,tmp2;always(aorborcord)always(aorborcordortmp1ortmp2)beginbegintmp1=aendendendmoduleendmodule返回,moduletest(d,clk,q3);解决方法：moduletest(d,clk,q3);inputd,clk;inputd,clk;outputq3;outputq3;regq1,q2,q3;regq1,q2,q3;always(negedgeclk)always(negedgeclk)beginbeginq1=d;q3=q2;q2=q1;q2=q1;q3=q2;q1=d;endendendmoduleendmodule,解决二：moduletest(d,clk,q3);解决三：moduletest(d,clk,q3);inputd,clk;inputd,clk;outputq3;outputq3;regq1,q2,q3;regq1,q2,q3;always(negedgeclk)always(negedgeclk)q1=d;q3=q2;always(negedgeclk)always(negedgeclk)q2=q1;q2=q1;always(negedgeclk)always(negedgeclk)q3=q2;q1=d;endmoduleendmodule返回,moduletest()moduletest()inputa,b,clk,rst_n;inputa,b,clk,rst_n;outputq;outputq;regq;regq;alwaysalways(negedgeclkornegedgers