第01章_EDA原理及应用概述.ppt

1、教材与参考资料，教材： EDA技术实用教学潘松科学出版社，EDA原理与应用，邮政信箱： tjpu_密码dianxinxueyuan【电信学院大头针】，本课程预定课程内容：第一章： EDA技术简介第二章： EDA设置修订流程及其工具第三章： FPGA/CPLD的结构和应用第四章： VHDL设置修订初步第五章： QuartusII应用指南第六章： VHDL设置修订高度第七章：宏命令功能模块和IP应用第八章：状态机设置修订第九章： VHDL结构和要素第十章： VHDL基本句第十一章：优化和时间序列分析实验教学内容(10次，修订) 内容：掌握EDA开发系统QuartusII，从简单的电路设定修改开始，

2、到最后能够设定修改实现比较复杂的电子系统。 目的培养学生利用EDA技术建设修订电子系统的实际动手能力。 实验教学目的：了解一类德班掌握一种设定修订语言精通一种设定修订工具，EDA技术实用教学的主要特点，一、注重实践与实用，二、注重速成，三、注重系统性，完全性与独立性相结合，二、每章均罗列明确的练习题5、重视设置修订的效果，5、重视实施例电子设置修订的实用性，6、许多典型的EDA设置修订项目(包括实验)，7、许多实验包括设置修订例，大多数例子通过综合和硬件验证，1、对硬件描述语言使用特殊的讲解方法，2、使用向导方式着重介绍VHDL综合语言的应用，1、深入、难度大、适合各级需求，2、简洁、完全介绍

3、EDA技术的基本内容和使用方法，3、根据自己的需求可以单独阅读某一章，1、全书的重点部分多来自作者实践的积累从计算机到大哥大，从数字电话到数字式电视，从家电到军用机器，从产业自动化专业到宇宙航行技术，尽可能采用数字电子技术。 1.1EDA技术及其发展，1.1EDA是什么？ Electronic Design Automation电子设定、自动修正、利用EDA技术进行电子系统的设定、修正，具有以下特征：以软件方式设定、修正硬件从以软件设定的系统向硬件系统的转换， 由相关开发软件自动进行。设置修改中可以用相关软件进行各种模拟。系统可以现场编程，上线了升级。可以将整个系统整合为一个芯片，小型、低电功

4、耗、可靠。 EDA技术发展的三个阶段，一、初始电子CAD阶段20世纪70年代出现了程序设计师逻辑解老虎钳，计算机作为运算工具在科研领域得到广泛应用。 这个时期被认为是EDA技术的发展初期。 利用电脑、二维格拉夫快速编辑和解析的CAD工具，完成IC集成电路版结构编辑、PCB接线等再现性高的复杂作业。 Tango电缆软件等一般的设定修正软件。 2、计算机辅助工程建设修订计算机辅助工程阶段，20世纪80年代低密度的可程序设计师逻辑德老虎钳(PAL_Programmable Array Logic和GAL_Generic Array Logic ) 相应的EDA开发工具主要在解决电路设置修正未完成之前

5、出现的80年代后半期出现了FPGA (fieldprogrammablegatearray )，计算机辅助工程和CAD技术的应用更加广泛。 基本的设定修订描述、整合、最佳化，以及设定修订结果的验证。20世纪90年代，程序设计师逻辑老虎钳迅速发展，出现了强大的全线EDA工具、具有较强抽象描述能力的硬件描述语言(VHDL，Verilog HDL )和高性能综合工具的使用，把过去的单功能电子产品开发转化为系统级电子产品开发(即soc_systemon ) 3 .在电子设定修订自动化(EDA )阶段，EDA技术进入21世纪后，取得了更大的发展，可以用自主知识产权方式明确地表现、确认电子设定修订成果的模

6、拟和设定修订两方面，通讯端口标准硬件描述语言的强力EDA软件陆续上市。 电子技术全面嵌入EDA领域的EDA使电子领域各学科的边界更加模糊，相互包容，1.1 EDA技术及其发展，更大规模的FPGA和CPLD老虎钳的持续上市基于EDA工具的ASIC设置修订标准用户针织面料， 复盖了大规模的电子系统和IP核心模块，硬件和软件的IP核心在电子行业的产业领域、技术领域和设置应用领域得到了进一步确认。 SoC高效率低成本设置修订技术的成熟。可程序设计师逻辑dec老虎钳、Intellectual Property、EDA的广义范围是指半导体工艺设置、自动化程序设计师、可重复老虎钳设置、自动化电子系统设置、自

7、动化印刷电路板设置、自动化仿真和测试，故障诊断、自动化形式验证、自动化， EDA技术狭义上的定义：以大规模可程序设计师逻辑数据老虎钳为设定修改载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表现方式，以计算机、大规模可程序设计师老虎钳的开发软件和实验开发系统为设定修改工具， 用软件方式记述的从电子系统到硬件系统的逻辑编译，逻辑化简并性，逻辑分割，逻辑合并和优化，完成版结构布线，逻辑模拟，EDA技术，ASIC设定改正，FPGA/CPLD程序设计师blasic设定改正，男同性恋阵列(MPGA )； 作为标准单针织面料(CBIC )全客制化(FCIC) ASIC设置修订、SOPC/SOC、混合ASIC设置修

8、订、1.2 EDA技术实现目标、EDA技术最终实现目标的ASIC，可以通过三种途径实现：SOC :芯片上系统， SOPC :系统oom以太网接口，ARM，UART，RAM/ROM FIFO，USB，PCI，DSP块，PLL， SDRAM CONTROL 3.混合ASIC、1.2 EDA技术的实现目标、1.3硬件描述语言VHDL、硬件描述语言是EDA技术的重要组成部分，VHDL是电子设定订正的主流硬件的记述语言。 VHDL语言具有非常强大的电路描述和建模能力，能够从多个级别对数字系统建模描述，大大简化了硬件设定纠正塔斯克，提高了设定纠正效率和可靠性。 使用了VHDL的电子系统设定修正的一个最大的

9、优点在于，设定修正者不会对与不影响功能的处理所涉及的要素进行过多时间和费心劳力，而能够专心地实现其功能。 1.4 VHDL综合、设置修订过程的各个步骤可称为综合环节。 (1)从自然语言转换为VHDL语言的算法表现，即自然语言综合(2)从算法表现转换为暂存器传送等级(RTL )，即从行动结构域向结构域的综合，即行动综合(3) RTL阶段的显示转换为逻辑男同性恋(包括触发器)的显示，即逻辑综合，1.4 vs (4)从逻辑男同性恋表示向版结构表示(ASIC设计)，或者向FPGA的配置网络文件的变换，可以说是版结构统合或者构造统合。如果有版结构情报就可以生产芯片。 如果存在对应的简档，对应的FPGA就

10、可以是具有专用的功能的电路解老虎钳。、编译程序与集成功能的比较、(a )软件语言设定修正目标流程、(b )硬件语言设定修正目标流程、c、ASM程序计程仪程序、VHDL/Verilog程序计程仪程序、软件程序计程仪程序编译程序Compiler、硬件描述语言集成器Synthesizer、VHDL合成器运行流程， VHDL合成器运行流程、基于网表、1.5vhdl的自顶向下设定纠正方法、现有的电子设定纠正技术通常是由下而上、固定电路零配件、电路基板设定纠正、完整的系统构成、系统测试和性能分析、电路图设定纠正的子系统的规模越大， 将子系统分解为更小的子系统和模块，进行阶层性分解，直到系统整体的各子系统的

11、关系合理，逻辑门电路等级的设定修正和实现变得容易为止。 以及，自顶向下的设定订正方法可以通过自顶向下的设定订正来阶段性地描述，并且阶段性地仿真，以保证满足系统的指标。基于VHDL的自顶向下设定修正方法、自顶向下设定修正程序流程图、与现有的基于电路基板的设定修正方法不同，EDA技术是基于芯片的设定修正方法，是记述方式不同的： 以往的设定修正方法主要采用电路图，EDA设定修正方法以硬件描述语言(HDL_Hard descripation lauguage )为主，1.6EDA与传统的电子设定修正方法相比，是传统的方法1 )从下往上2 )通用逻辑数据老虎钳3 )系统硬件设定修正的后期。 EDA方法1

12、 )自顶向下2)PLD程序设计师逻辑解老虎钳3 )系统设定纠正的早期模拟和纠正4 )多种设定纠正文件、发展趋势以HDL描述文件为主5 )自动实现、手工作业设定纠正方法的缺点，1 )电路的设定纠正、调试非常困难。 2 )如果进程中存在错误，则不便于检索和修改。 3 )设置修订过程中产生大量文件，管理困难。 4 )在IC集成电路设定修订中，由于设定修订实现过程与具体的生产过程直接相关，移植性差。 5 )只有在修订试制机或生产芯片后才能实测。 EDA技术大不相同。 1 )采用硬件描述语言作为设定订正输入。 2 )库的导入。 3 )设定订正文件的管理。 4 )强大的系统建模、电路模拟功能。 5 )有自

13、主知识产权。 6 )开发技术的标准化、规范化以及IP核心的可用性。 7 )适用于高效率大规模系统设定订正的自顶向下设定订正案。 8 )全面利用计算机的自动设置、模拟和测试技术。 9 )对设置订正者的硬件知识和硬件经验要求低。 10 )高速性能良好。 11 )纯粹的硬件系统的高可靠性。 1.7 EDA的发展趋势，系统集成芯片成为IC设置修订的发展方向，这一发展趋势使超大规模集成电路的集成度和工艺水平不断提高，深度次微米工艺如0.18m， 0.13m已经走向成熟，市场对电子产品提出了更高的要求，如必须降低电子系统成本，减小系统体积等，继续对系统的集成度提出更高的要求。 高性能的EDA工具不断发展，

14、自动化和知识二烯烃化不断发展，为嵌入式系统设置修订提供了强大的开发环境。 大大提高了计算机硬件平台的性能，为复杂的SoC设置修订提供了物理基础。EDA技术的主要内容：实现载体：大规模可编程逻辑设备(PLD_Programmable Logic Device )描述方式：硬件描述语言(HDL_Hard descripation Lauguage ) 大规模可程序设计师逻辑解老虎钳FPGA _ fieldprogrammablegatesarraycpld _ complexprogrammablelogicdevice主流公司： Xilinx、Altera、latticefpga/、硬件描述语言

15、HDL、VHDL:IEEE标准、系统级抽象描述能力强Verilog HDL:IEEE标准、男同性恋级开关电路描述能力强、软件开发工具、EDA开发工具， 集成开发系统特定功能的开发软件：集成软件仿真软件软件，集成开发系统Altera公司： MAX plusII QuartusII Xilinx公司：集成软件环境lattice公司： ispEXPERT，特定功能的开发软件：综合等级： Synplicity公司的Synplify/Synplify Pro Synopsys公司的FPGAexpress， FPGA ComplilerII仿真类： Model Tech公司的Modelsim Aldec公

16、司的Active HDL 1.设定订正输入子模块格拉夫快速编辑器，文本编辑器的设定订正记述，完成意义精准性， 语法规则的检查2 .设定修正数据库子模块系统的库针织面料、用户的设定修正描述、中间设定修正结果3 .解析验证子模块各阶层的模拟验证、设定修正规则的检查、故障分析、4 .综合模拟子模块实现5 .版结构布线子模块，逻辑设定修正学习问题1、练习题1-1简要阐述EDA技术的发展过程吗？EDA技术的核心内容是什么？ 练习题1-2 EDA技术与ASIC设置修订和FPGA开发有什么关系？ 与软件描述语言相比，练习题1-3vhdl有什么特点？什么是练习题1-4综合？ 有那些类型吗？ 在电子设定修订的自动化中的综合定位是什么？ 在练习题1-5eda技术