EDA技术及应用第2版朱正伟 复习资料文档格式.docx

1、6、EDA的设计流程：设计输入（将设计的系统或电路按照EDA开发软件要求的文本方式或图形方式表示出来，并送入计算机的过程。）综合（由高层次描述自动转换为低层次描述的过程，是EDA技术的核心。适配（将综合后的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作。）仿真（功能仿真：对逻辑功能进行模拟测试，看是否符合设计及要求；时序仿真：包含硬件特性参数，仿真精度高）目标器件的编程下载（将编程数据发放到具体的可编程器件中去）硬件测试（FPGA或CPLD直接用于应用系统的检测中）第二章1、PLD的基本结构：输入缓冲器、与阵列、或阵列、输出缓冲器；电路的核心是由门电路构成的与阵列、或阵列，逻辑函数靠它们实现。

2、与阵列产生乘积项，或阵列产生乘积项之和。2、PLD的分类：简单PLD：PROM:与门阵列固定，或门阵列可编程。优点：价格低、易编程性能可预测。不足：规模大、速度低、功耗高。PLA：与阵列和或阵列均可编程。特点使用灵活，运行速度慢，价格高，缺少高质量的支持软件，使用不广泛。PAL：与阵列可编程，或阵列固定，即乘积项可若干，数目固定。特点：性能速度较高。有几种固定的输出结构，不同结构对应不同的型号。GAL；即通用阵列逻辑器件，与阵列和PAL的类似，或阵列及输出寄存器则采用OLMC输出逻辑宏单元OLMC最多有8个或项，每个或项最多有32个与项。复杂PLD：（1）CPLD-复杂可编程逻辑器件（2）FP

3、GA-现场可编程门阵列（3）ISP-在系统可编程逻辑器件3、PLD的互联结构：（1）确定型：除FPGA外的PLD器件 布线每次相同。（2）统计型：FPGA每次布线模式不同，设计者提出约束模式。4、PLD相对于MCU的优势：运行速度、复位、程序“跑飞”5、CPLD/FPGA的优势：高速性、高可靠性、编程方式、标准化设计语言6、常用的可编程逻辑器件： CPLD和FPGA7、CPLD 的结构: 可编程逻辑功能块（FB）;可编程I/O单元；可编程内部连线。CPLD最基本的单元是宏单元，由逻辑阵列、乘积项选择矩阵和可编程触发器组成。8、FPGA器件的内部结构为逻辑单元阵列（LCA）包括：可编程输入/输出

4、模块、核心阵列是可编程逻辑块、可编程内部连线9、FPGA的分类：（1）查找表型FPGA的可编程逻辑块（CLB）是查找表，由查找表构成函数发生器，通过查找表实现逻辑函数，查找表的物理结构是静态存储器（SRAM）。查找表本质上是一个RAM大部分FPGA都是基于SRAM工艺的，而SRAM工艺的芯片在掉电后信息就会丢失，一定需要外加一片专用配置芯片（2）多路开关型FPGA的可编程逻辑块（CLB）是可配置的多路开关。（3）多路与非门型结构FPGA的结构是基于一个与-或-异或逻辑块。10、可编程逻辑器件的测试技术：（1）内部逻辑测试（2）JTAG边界扫描边界扫描的引脚功能：TDI测试数据输入；TDO测试数

5、据输出；TMS测试模式选择；TCK测试时钟输入；TRST测试复位输入11、指令寄存器。用来决定是否进行测试或访问数据寄存器操作。旁路寄存器。这个l位寄存器用来提供TDI和TDO的最小串行通道。边界扫描寄存器。由器件引脚上的所有边界扫描单元构成。12、CPLD/FPGA的编程与配置 1）基于电可擦除存储单元的EEPROM或Flash技术。CPLD一般使用此技术进行编程。2）基于SRAM查找表的编程单元。对该类器件，编程信息是保存在SRAM中的，SRAM在掉电后编程信息立即丢失，在下次上电后，还需要重新载入编程信息。因此该类器件的编程一般称为配置。大部分FPGA采用该种编程工艺。3）基于一次性可编

6、程反熔丝编程单元对于基于SRAM LUT结构的FPGA器件，由于是易失性器件使之需要在上电后必须进行一次配置，需要一个加载过程。13、FPGA的配置方式：（1）FPGA专用配置器件（2）使用单片机配置FPGA （3）使用CPLD配置FPGA14、FPGA和CPLD在开发应用上的选择：如果设计中使用到大量触发器，例如设计一个复杂的时序逻辑，那么使用FPGA就是一个很好选择。 同时PLD拥有上电即可工作的特性，而大部分FPGA需要一个加载过程，所以，如果系统要可编程逻辑器件上电就要工作，那么就应该选择PLD。要嵌入cpu核或者DSP模块，选择FPGA。编程：在逻辑设计时可以在没有设计具体电路时，就

7、把CPLD/FPGA焊接在印制电路板上，然后在设计调试时可以一次又一次地改变整个电路的硬件逻辑关系，而不必改变电路板的结构。配置：在掉电后编程信息立即失效，在下次上电后，还需要重新载入编程信息，此类编程成为配置。第三章1、原理图输入设计方法的编辑规则：1）引脚名称：不区分大小写，第一个字符必须为英文，以后可用下划线、数字等组合下划线前后要有字母或数字“/”“-”“%”都是非法的2）节点名称：显示为一条细线，命名规则与引脚名称相同3）总线名称：显示一条粗线，代表很多节点的组合。名称后加m.n ,m,n 均为正数，大小不规定。如address0.74）文件名称 :任何字符，32字符，扩展名为.bd

8、f。仿真波形文件的扩展名为.vwf.元件符号图文件的扩展名为.sym5）项目名称 :项目内相同程序的不同类型文件，名称相同，扩展名不同；功能不同的可用不同文件名，但项目名称必须与最高层的电路设计文件名称相同。2、原理图底层电路设计：原理图由若干个元件组合而成，当有些元件是多个简单元件的组合电路时，为了精确仿真组合元件的特性，必须单独设计组合元件的原理图设计，这种设计称为底层电路设计。3、原理图顶层电路设计：当所有的底层元件多设计完毕并生成包装好的单一元件后，再设计一个总原理图，把所有的底层元件调出来，进行导线连接、仿真、编程下载，这种设计称为顶层电路设计。4、分层设计的好处：增强设计的可读性，

9、避免在设计中出现大量复杂的组合逻辑影响检查和测试效率有利于进行模块复制，需要复制的电路模块可以先封装成底层元件，再在顶层设计中重复调用5、分层设计的要点在底层文件设计完成后执行File|Create Default Symbol 命令并编译（quartus II自动完成）在顶层文件中，调用底层设计时顶层文件不能与底层文件名字相同6、用Quartus II图形编辑方式生成的图形文件的扩展名为.gdf或.bdf。建立工程目录的需注意：文件的路径不能包含汉字，不能用空格保存的文件名不要和库文件名相同，如and2、7402等等 7、设置仿真终止时间的意义：规定何时终止施加输入向量。8、设置仿真栅格单位

10、的意义：规定每个栅格的最小时间单位 ，时间值显示在每个栅格竖线的上方。仿真栅格单位是设置时钟周期的最小单位，即时钟周期最小等于栅格单位，最大等于栅格单位的倍数。9、在波形文件存盘操中，系统自动将波形文件名设置设计文件名同名，但文件类型是.vwf。锁定引脚后还需要对设计文件重新编译，产生设计电路的下载文件（.sof）。10、分配引线端子后一定要重新编译；同理，对原理图做任何修改后，也一定要重新编译11、quartus II中各种类型文件后缀名:工程名.qpf 原理图.bdf 波形仿真文件.vwf VHDL源文件.vhd 底层文件生成的符号文件.bsf 下载文件 .pof for cpld .so

11、f for fpga第四章1、什么是VHDL：Very high speed integrated Hardware Description Language （VHDL）超高速集成电路VHSIC）硬件描述语言2、常用硬件描述语言：常用硬件描述语言有VHDL、Verilog和ABEL语言。对比：（1） 逻辑描述层次：层次由高到低依次可分为行为级、RTL级和门电路级；VHDL语言是一种高级描述语言，适用于行为级和RTL级的描述，最适于描述电路的行为；Verilog语言和ABEL语言是一种较低级的描述语言，适用于RTL级和门电路级的描述，最适于描述门级电路。 （2） 设计要求：VHDL进行电子系统

12、设计时可以不了解电路的结构细节，设计者所做的工作较少；Verilog和ABEL语言进行电子系统设计时需了解电路的结构细节，设计者需做大量的工作。（3） 综合过程：VHDL语言源程序的综合通常要经过行为级RTL级门电路级的转化，而Verilog语言和ABEL语言源程序的综合经过RTL级门电路级的转化。（4） 对综合器的要求：VHDL描述语言层次较高，不易控制底层电路，因而对综合器的性能要求较高，Verilog和ABEL对综合器的性能要求较低。3、VHDL的特点：VHDL主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口。（1） 与其他的硬件描述语言相比，VHDL具有更强的行为描述能力。（2） VHDL

13、具有丰富的仿真语句和库函数。（3） 用VHDL完成一个确定的设计，可以利用EDA工具进行逻辑综合和优化，并自动把VHDL描述设计转变成门级网表。（4） VHDL对设计的描述具有相对独立性。（5） 由于VHDL具有类属描述语句和子程序调用等功能。（6） VHDL的生命周期长，移植性好。4、VHDL程序设计约定：语句结构描述中方括号“ ”内的内容为可选内容。 程序文字的大小写是不加区分的。 程序中的注释使用双横线“-”。 层次缩进格式：同一层次的对齐，低层次的较高层次的缩进两个字符。 各个源程序文件的命名均与其实体名一致。 保存的位置一定不能放在根目录下。5、VHDL的基本结构：注意：实体名实际上

14、是器件名，最好用相应功能来确定，如counter4b，adder8b。注意不能用prim等库的元件In 信号只能被引用,不能被赋值out 信号只能被赋值,不能被引用buffer 信号可以被引用,也可以被赋值简单地说= 或 : = In端口 out端口 = buffer端口 = buffer端口6、结构体（ARCHITECTURE） 结构体（ARCHITECTURE）是设计实体的一个重要部分，结构体将具体实现一个实体。每一个实体都有一个或一个以上的结构体，每个结构体对应着实体不同结构和算法实现方案，其间的各个结构体的地位是同等的，它们完整地实现了实体的行为。 实体与结构体的关系：一个设计实体可有多个结构体，代表实体的多种实现方式。各个结构体的地位相同。 注：实体名必须是所在设计实体的名字，而结构体名可以由设计者自己选择，但当一个实体具有多个结构体时，同一实体的结构体不能同名。7、功能描述语句结构 功能描述语句结构可以含有五种不同类型的、以并行方式工作的语