目录

      PLD的发展

      EDA技术的发展

      Top-down的设计方式

      IP复用技术

     参考资料

PLD的发展:

可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD) 的出现极大地改变了设计制作电子系统的方式和方法,它经历了可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array,PLA)、通用阵列逻辑(Generic Array Logic,GAL)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA) 和复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD)的高级形式的发展。
优点:简化电路设计、降低研制成本、提高系统可靠性。

EDA技术的发展:

电子系统的的设计理念和设计方法经历了三个阶段:
1、电子CAD(Computer Aided Design)阶段
2、电子CAE(Computer Aided Engineering)阶段
3、电子设计自动化(Electronic Design Automation,EDA) 阶段

EDA工具的定义: 以计算机为工具,设计者基于EDA软件平台,采用原理图或者硬件描述语言(HDL)完成设计输入,然后由计算机自动完成逻辑综合、优化、布局布线和仿真,直至对于目标芯片(CPLD、FPGA)的适配和编程下载等工作。换言之,即辅助进行电子设计的软件工具及技术统称为EDA。

Top-down的设计方式:

Top-down设计方式

Top-down设计,即自顶而下的设计。在Top-down的设计过程中,需要EDA工具的支持,有些步骤EDA工具可以自动完成,比如综合等。

IP复用技术:

电子系统的设计越来越向高层发展,基于IP复用(IP Reuse)的设计技术越显示出优越性。IP 核是指完成某种功能的设计模块。
IP 核分为硬核、固核和软核三种:

  • 软核: 软核在EDA 设计领域指的是综合之前的寄存器传输级(RTL) 模型;具体在FPGA 设计中指的是对电路的硬件语言描述,包括逻辑描述、网表和帮助文档等。软核只经过功能仿真,需要经过综合以及布局布线才能使用。其优点是灵活性高、可移植性强,允许用户自配置;缺点是对模块的预测性较低,在后续设计中存在发生错误的可能性,有一定的设计风险。软核是IP 核应用最广泛的形式。
  • 硬核:硬核在EDA 设计领域指经过验证的设计版图;具体在FPGA 设计中指布局和工艺固定、经过前端和后端验证的设计,设计人员不能对其修改。不能修改的原因有两个:首先是系统设计对各个模块的时序要求很严格,不允许打乱已有的物理版图;其次是保护知识产权的要求,不允许设计人员对其有任何改动。IP 硬核的不许修改特点使其复用有一定的困难,因此只能用于某些特定应用,使用范围较窄。
  • 固核:IP固核的设计程度则是介于软核和硬核之间,除了完成软核所有的设计外,还完成了门级电路综合和时序仿真等设计环节。一般以门级电路网表的形式提供给用户。

硬核是固化在FPGA内部的特殊硬件电路,简单理解的话,可以把硬核看成是嵌入在FPGA内部的ASIC。如嵌入式RAM,嵌入式乘法器,PLL等。软核是用FPGA的通用逻辑资源(LUT+FF)搭建而成的。

参考资料:

数字系统设计与Verilog HDL

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