2.系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì) 進(jìn)人90年代以來,電子信息類產(chǎn)品的開發(fā)明顯呈現(xiàn)兩個(gè)特點(diǎn):一是產(chǎn)品復(fù)雜程度提高;二是產(chǎn)品上市時(shí)限緊迫。然而,電路級(jí)設(shè)計(jì)本質(zhì)上是基于門級(jí)描述的單層次設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)的所有工作(包括設(shè)計(jì)忙人、仿真和分析、設(shè)計(jì)修改等)都是在基本邏輯門這一層次上進(jìn)行的,顯然這種設(shè)計(jì)方法不能適應(yīng)新的形勢(shì),一種高層次的電子設(shè)計(jì)方法,也即系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)方法,應(yīng)運(yùn)而生。
高層次設(shè)計(jì)是一種“概念驅(qū)動(dòng)式”設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)人員無須通過門級(jí)原理圖描述電路,而是針對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行功能描述。由于擺脫了電路細(xì)節(jié)的束縛,設(shè)計(jì)人員可以把精力集中于創(chuàng)造性的方案與概念的構(gòu)思上,一且這些概念構(gòu)思以高層次描述的形式輸人計(jì)算機(jī),EDA系統(tǒng)就能以規(guī)則驅(qū)動(dòng)的方式自動(dòng)完成整個(gè)設(shè)計(jì)。這樣,新的概念就能迅速有效地成為產(chǎn)品,大大縮短了,產(chǎn)品的研制周期。不僅如此,高層次設(shè)計(jì)只是定義系統(tǒng)的行為特性,可以不涉及實(shí)現(xiàn)工藝,因此還可以在廠家綜合庫的支持下,利用綜合優(yōu)化工 具將高層次描述 轉(zhuǎn)換成針對(duì)某種工藝優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)表,使工藝轉(zhuǎn)化變得輕而易舉。
首先,工程師按照“自頂向下”的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行系統(tǒng)劃分。其次,輸人VHDL代碼,這是高層次設(shè)計(jì)中最為普遍的輸人方式。此外,還可以采用圖形輸人方式(框圖,狀態(tài)圖等)這種輸人方式具有直觀、容易理解的優(yōu)點(diǎn)。第三步是,將以上的設(shè)計(jì)輸人編譯成標(biāo)準(zhǔn)的VHDL文件。第四步是進(jìn)行代碼級(jí)的功能仿真,主要是檢驗(yàn)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)的正確性。這一步驟適用大型設(shè)計(jì),因?yàn)閷?duì)于大型設(shè)計(jì)來說,在綜合前對(duì)派代碼仿真,就可以大大減少設(shè)計(jì)重復(fù)的次數(shù)和時(shí)間。一般情況下,這一仿真步驟可略去。第五步是,利用綜合器對(duì)VHDL源代碼進(jìn)行綜合優(yōu)化處理,生成門級(jí)描述的網(wǎng)絡(luò)表文件,這是將高層次描述轉(zhuǎn)化為硬件電路的關(guān)鍵步驟。綜合優(yōu)化是針對(duì)ASIC芯片供應(yīng)商的某一產(chǎn)品系列進(jìn)行的,所以綜合的過程要在相應(yīng)的廠家綜合庫支持下才能完成。第六步是,利用產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)表文件進(jìn)行適配前的時(shí)序仿真,仿真過程不涉及具體器件的硬件特性,是較為粗略的。一般的設(shè)計(jì),也可略去這一仿真步驟。第七步是利用適配器將綜合后的網(wǎng)絡(luò)表文件針對(duì)某一具體的目標(biāo)器件進(jìn)行邏輯映射操作,包括底層器件配置、邏輯分割、邏輯優(yōu)化、布局布線。第八步是在適配完成后,產(chǎn)生多項(xiàng)設(shè)計(jì)結(jié)果:(1)適配報(bào)告,包括芯片內(nèi)部資源利用情況,設(shè)計(jì)的布爾方程描述情況等;(2)適配后的仿真模型;(3)器件編程文件。根據(jù)適配后的仿真模型,可以進(jìn)行適配后的時(shí)序仿真,因?yàn)橐呀?jīng)得到器件的實(shí)際硬件特性(如時(shí)延特性\所以仿真結(jié)果能比較精確地預(yù)期未來芯片的實(shí)際性能。如果仿真結(jié)果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,就需要修改VHDL源代碼或選擇不同速度和品質(zhì)的器件,直至滿足設(shè)計(jì)要求;最后一步是將適配器產(chǎn)生的器件編程文件通過編程器或下載電纜載人到目標(biāo)芯片F(xiàn)PGA或CPLD中。如果是大批量產(chǎn)品開發(fā),則通過更換相應(yīng)的廠瓣合庫,輕易地轉(zhuǎn)由ASIC形式實(shí)現(xiàn)。
綜上所述,EDA技術(shù)是電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一場革命,目前正處于高速發(fā)展階段,每年都有新的EDA工具問世。廣大電子工程人員掌握這一先進(jìn)技術(shù),這不僅是提高設(shè)計(jì)效率的需要,更是我國電子工業(yè)在世界市場上生存、競爭與發(fā)展的需要。