集成电路工程设计

1、EE141工程设计1DAE1史江一史江一西安电子科技大学微电子学院西安电子科技大学微电子学院2010年年12月月8日日E-mail: DEE141AE2工程设计2q通过开发一款具体芯片工程的过程，掌握现代集成电路的设计方法。q开发一款小规模芯片q使用Verilog HDL进行芯片功能描述和设计建模q遵循良好的可综合代码风格q通过针对具体应用研究实现集成电路的应用方案开发与实现。EE141工程设计3DAE3一、课程简介一、课程简介DEE141AE4工程设计4q课堂（48学时）q题目实习分组实践选择题目DEE141AE5工程设计5q集成电路工程q设计流程DEE141AE6工程设计6Top-Down

2、 Design Flow系统说明系统说明建立系统级模型、仿真建立系统级模型、仿真设计输入设计输入逻辑综合逻辑综合系统划分系统划分前仿真前仿真布局布线布局布线版图参数提取后仿真版图参数提取后仿真数据输出数据输出GDSGDSSystem LevelLogical LevelPhysical Level提出系统提出系统的总体指的总体指标，包括标，包括关键功能关键功能、子系统、子系统划分、各划分、各子系统功子系统功能特点以能特点以及重要的及重要的端口特性端口特性、功率消、功率消耗、封装耗、封装要求以及要求以及主要的接主要的接口要求；口要求； DEE141AE7工程设计7从从idea = 产品产品DEE

3、141AE8工程设计8DEE141AE9工程设计9q指示指示Verilog代码描述的功能多少被验证。代码描述的功能多少被验证。q有三种计算方法，有三种计算方法，qStatement coverage (block coverage)，验证过程中，验证过程中，设计代码被执行的语句数量。监视代码执行过程中的异常设计代码被执行的语句数量。监视代码执行过程中的异常或一些标注例外。或一些标注例外。qPath coverage，即分支覆盖率，在设计中往往通过分支，即分支覆盖率，在设计中往往通过分支控制语句来完成对功能的控制，将所有分支控制语句的控控制语句来完成对功能的控制，将所有分支控制语句的控制状态进行

4、组合，产生一定数量语句执行制状态进行组合，产生一定数量语句执行path。Path coverage指示所有的语句执行指示所有的语句执行path是否都得以执行。是否都得以执行。qExpression Coverage，即表达式覆盖率，指示分支控，即表达式覆盖率，指示分支控制语句的控制条件是否全部有效。制语句的控制条件是否全部有效。DEE141AE10工程设计10DEE141AE11工程设计11DEE141AE12工程设计12DEE141AE13工程设计13DEE141AE14工程设计14DEE141AE15工程设计15DEE141AE16工程设计16DEE141AE17工程设计17DEE141A

5、E18工程设计18DEE141AE19工程设计19DEE141AE20工程设计20EE141工程设计21DAE21二、工程题目二、工程题目DEE141AE22工程设计22q目标：利用目标：利用8位位MCU来设计一个电阻值测量系统来设计一个电阻值测量系统，利用该系统可以测量一个可变电阻的阻值。，利用该系统可以测量一个可变电阻的阻值。q设计要求：设计要求：q给出电阻测量系统的硬件电路原理图设计；电阻给出电阻测量系统的硬件电路原理图设计；电阻值的计算可以采用软件来进行转换得到，将计算值的计算可以采用软件来进行转换得到，将计算得到的电阻值存放到指定内存变量中，代码可以得到的电阻值存放到指定内存变量中，

6、代码可以用汇编完成；用汇编完成； q定时测量电阻值，并更新变量，可采用查询方式定时测量电阻值，并更新变量，可采用查询方式完成数据采集操作，也可以采用中断的方式来完完成数据采集操作，也可以采用中断的方式来完成上述操作。成上述操作。 DEE141AE23工程设计23q设计目标设计目标q用用8位位MCU最小系统设计实现一个最小系统设计实现一个脉冲宽度调制脉冲宽度调制（PWM）LED灯调光灯调光电路，由电路，由8位位MCU最小系统最小系统控制的电路可用于控制外部控制的电路可用于控制外部LED灯的亮度。灯的亮度。q设计要求：设计要求：q1. 给出脉冲调光系统电路原理图设计；给出脉冲调光系统电路原理图设计

7、；q2.2.脉冲宽度的修改可以采用定时修改的方法，定脉冲宽度的修改可以采用定时修改的方法，定时修改控制脉冲宽度的时间常数值，软件代码可时修改控制脉冲宽度的时间常数值，软件代码可以用汇编完成；以用汇编完成； DEE141AE24工程设计24q目标：目标：利用所学过的状态机设计方法，设计一个利用所学过的状态机设计方法，设计一个RTL级电路，来完成级电路，来完成一个一个4位总线到位总线到8位总线的转换桥电路位总线的转换桥电路。q设计要求：设计要求： 1. 转换桥硬件电路用转换桥硬件电路用Verilog代码实现，在代码实现，在ModelSim仿真环境中进仿真环境中进行仿真实现，可以不对电路进行综合。行

8、仿真实现，可以不对电路进行综合。 2. 给出至少给出至少2组测试结果；组测试结果； 3.需要提交需要提交Verilog代码，完成的状态机设计等结果。代码，完成的状态机设计等结果。DEE141AE25工程设计25q设计内容设计内容 实现一个（实现一个（-B240）层的电梯控制器，能够实现分奇偶层控制；）层的电梯控制器，能够实现分奇偶层控制；20层以下、层以下、20层以上分别控制；安全控制（运行中层以内不响应层以上分别控制；安全控制（运行中层以内不响应5）；安全报警；开关门控制；手动控制；对讲控制。）；安全报警；开关门控制；手动控制；对讲控制。q设计要求设计要求（1）设计目标参照现有高层楼宇的高速

9、电梯控制器，可以是通过电梯）设计目标参照现有高层楼宇的高速电梯控制器，可以是通过电梯轿箱内控制，或者楼层控制方式轿箱内控制，或者楼层控制方式 （2）以）以one-hot状态机编码方式设计实现电梯状态机控制。状态机编码方式设计实现电梯状态机控制。 （3）设计）设计Testbench来测试所设计的电梯控制器硬件电路。来测试所设计的电梯控制器硬件电路。 （4）利用）利用Testbench，在，在ModelSim环境下仿真验证设计波形，并给出环境下仿真验证设计波形，并给出实验结果。实验结果。 （5）需要提交）需要提交Verilog代码。代码。 （6）完成）完成FPGA实现与测试（选做）。实现与测试（选

10、做）。DEE141AE26工程设计26q设计目标设计目标 用用verilog HDL设计实现一个设计实现一个脉冲宽度调制（脉冲宽度调制（PWM）LED灯灯调光调光电路，用于控制外部电路，用于控制外部LED灯的亮度灯的亮度。q设计要求：设计要求：（1） 给出脉冲调光系统电路原理图设计；给出脉冲调光系统电路原理图设计； （2） 脉冲宽度的修改可以采用外部中断方式修改；脉冲宽度的修改可以采用外部中断方式修改；（3） 设计设计Testbench来测试所设计的硬件电路。来测试所设计的硬件电路。（4） 利用利用Testbench，在，在ModelSim环境下仿真验证设计波形环境下仿真验证设计波形，并给出实

11、验结果。，并给出实验结果。（5） 需要提交需要提交Verilog代码。代码。（6） 完成完成FPGA实现与测试（选做）。实现与测试（选做）。DEE141AE27工程设计27 简易计算器、万能日历、地铁售票机、秒表、倒简易计算器、万能日历、地铁售票机、秒表、倒计时提醒、冬夏路灯控制器、超市收银、仓储计时提醒、冬夏路灯控制器、超市收银、仓储管理、停车收费、管理、停车收费、EE141工程设计28DAE28三、工程要求三、工程要求DEE141AE29工程设计29q需求分析需求分析q项目开发项目开发q验证测试验证测试DEE141AE30工程设计30q设计方案（纸制） 包括：功能需求、开发计划、设计方案（

12、管脚定义、功能框图、FSM、）、验证方案（验证框图、仿真结果）等主要文档。q设计代码（电子） 文件名以文件名以“学号学号_姓名姓名_工程题目工程题目”命名。命名。 设计报告设计报告 + 设计文件设计文件 + 说明文件（本组成员名单和学号）说明文件（本组成员名单和学号）q提交时间： 2014年春季学期开学的第一周年春季学期开学的第一周的周三前 DEE141AE31工程设计31q所要求的文档是否齐全及其质量q代码功能、可实现性和质量q是否按时完成DEE141AE32工程设计32 需求分析文档需求分析文档 市场目标，功能定义、应用案例 芯片开发计划芯片开发计划 项目分工、进度规划、技术重点及预期难点分析与技术路线、可行性分析 设计方案文档设计方案文档（