EDA软件开发设计

EDA软件开发 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 刘宝娟 ,刘国权 ,刘丽娜 ()中国电子科技集团公司第四十七研究所 ,沈阳 110032 摘 要 : EDA 技术在信息产业中起着举足轻重的作用 。阐述了 EDA 技术的含义及特点 ,介绍 了 EDA 技术的主要内容及设计 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 ,并从可编程逻辑器件使用的角度 ,论述了开发自主知识产权 的 EDA 软件设计思想 。 关键词 : EDA 技术 ;逻辑综合 ;逻辑适配 ;硬件描述语言 ;可编程逻辑器件 中图分类号 : TP302. 2文献标识码 : A( ) 文章编号 : 1002 - 2279 2008 02 - 0107 - 03 A P lan for ED A Sof twa re D eve lopm en t L IU B ao - juan, L IU Guo - quan, L IU L i - na ( )The 47 th R esea rch Institu te of Ch ina E lectron ics Technology G roup Corpora tion, S henyang 110032, C h ina A b stra c t: The techn ique of EDA is ve ry impo rtan t in info rm a tion indu stry. Th is text exp la ined m ean ing and cha rac te ristic s of EDA , in troduc ing m a in con ten ts and de sign p roce ss in EDA. A cco rd ing to the func tion of p rogramm ab le logic device, th is text d iscu ssed the EDA softwa re de sign though t of the deve lopm en t indep endence in te lligen t p rop e rty righ t. Key word s: EDA Techno logy; Logic syn the sis; Logic adap te r; H a rdwa re D e sc rip tion L anguage; P rogramm ab le Logic D evice 辑仿真 ,直至对于特定目标芯片的适配编译 、逻辑映 1 引言 射 、编程下载等工作 ,最终形成集成电子系统或专用 我国微电子业的前景 ,应该是在使用自主知识 集成芯片的一门新技术 。 EDA 的发展历史 是 这样 的 : 它是 90 年 代初 从产权的可编程逻辑器件的同时 ,从输入到上板调试 ) ) ((CAD 计算机辅助设计 、CAM 计算机辅助制造 、 的全过程也应当使用自主设计的 EDA 软件 。而这 ) ) ((种 EDA 软件的实现目标是 :不但要把从输入到上板CA T 计算机辅助测试 和 CA E 计算机辅助工程 调试的全过程集成在同一环境中 ,而且把综合 、仿真 的概念发展而来的 。典型的 EDA 工具中必须包含 环境也无遗漏地集成进来 。如果把各主流可编程逻 两个特殊的软件包 ,即综合器和适配器 。综合器的 辑器件厂家的各系列芯片也兼容进来 ,软件就具有 功能就是将设计者在 EDA 帄台上完成的针对某个 更好的可移植性和兼容性 ,就可以称为一种通用的 系统项目的硬件设计语言 HDL、原理图或状态图形 描述 ,针对给定的硬件系统组件 ,进行编译 、优化 、转 EDA 开发帄台了 。本文将从可编程逻辑器件使用 的角度 ,论述开发自主知识产权的 EDA 软件设计思 换和综合 ,最终获得要实现功能的描述文件 。综合 器在工作前 ,必须给定所要实现的硬件结构参数 ,它 想 。 的功能就是将软件描述与给定的硬件结构用一定的 2 什么是EDA 技术 ,其特点是什么 方式联系起来 。也就是说 ,综合器是软件描述与硬 EDA 是 E lec tron ic D e sign A u tom a tion的简称 ,是 件实现的一座桥梁 。综合过程就是将电路的高级语 指以大规模可编程逻辑器件为设计载体 ,以硬件描 言描述转换低级的 、可与目标器件相映射的网表文 件 。适配器的功能是将由综合器产生的网表文件配 述语言为系统逻辑描述的主要表达方式 ,以计算机 、 大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统 置到指定的目标器件中 ,产生最终的下载文件 。适 配器所选定的目标器件必须属于在综合器中已指定 为设计工具 ,通过有关的开发软件 ,自动完成用软件 方式设计的电子系统到硬件系统的逻辑编译 、逻辑 的目标器件系列 。 化简 、逻辑分割 、逻辑综合及优化 、逻辑布局布线 、逻 利用 EDA 技术进行电子系统的设计 ,具有以下 ( ) 作者简介 :刘宝娟 1970 - ,女 ,吉林省扶松县人 ,高级工程师 ,主研方向 :数据库软件设计 、电路芯片配套软件设计 。 收稿日期 : 2007 - 04 - 19 几个特点 : ?用软件的方式设计硬件 ; ?用软件方式 EDA 开发帄台之一 ,适合开发早期的中小规模 秀的 设计的系统到硬件系统的转换是由有关的开发软件 PLD / FPGA ,使用者众多 。目前 A lte ra已经停止开发 自动完成的 ; ?设计过程中可用有关软件进行各种 M axp lu sII,而转向 Q ua rtu s II软件帄台 ,目前 Q ua rtu sII 仿真 ; ?系统可现场编程 ,在线升级 ; ?整个系统可 是其最新开发软件 。 集成在一个芯片上 ,体积小 、功耗低 、可靠性高 ; ?从 X ilinx是 FPGA 的最大供应商 ,产品种类较全 , 主 要 有 : XC9500 , Coo lrunne r, Sp a rtan, V irtex 等 。 以前的“组合设计 ”转向真正的“自由设计 ”; ?设计 Founda tion Se rie s是 X ilinx公司上一代的 EDA 开发 的移植性好 ,效率高 ; ?非常适合分工设计 ,团体协 作 。因此 , EDA 技术是现代电子设计的发展趋势 。 软件 , 目 前 X ilinx 已 经 停 止 开 发 Founda tion, 转 向 ISE软件帄台设计 。一般来说 , 全球 PLD / FPGA 产 3 EDA 软件工具的使用流程 品大约 60 %以上是由 A lte ra 和 X ilinx提供的 ,可以 使用 EDA 软件工具设计可编程逻辑器件的开 说 A lte ra和 X ilinx共同决定了 EDA 技术的发展方 发流程如下 : 向 。因此他们的 EDA 软件也是用户使用上的主流 ( ) 1 输入 :首先利用 EDA 工具的文本或图形编产品 。 ) (L a ttice是 ISP 在系统可编程 技术的发明者 , 辑器将设计者的设计意图用文本或图形方式表达出 ISP技术极大地促进了 PLD 产品的发展 ,与 AL TERA 来 。 和 X IL INX相比 , 其开 发 工具 略逊 一筹 。中 小规 模 ( ) 2 编译 : 完成设计描述后即可通过编译器进PLD 比 较 有 特 色 , 主 要 产 品 有 ispMACH4000 , 行排错编译 ,变成特定的文本格式 ,为下一步的综合 EC / ECP, XO , XP 以 及 可 编 程 模 拟 器 件 等 。 Isp D e signEXPER T是 L a ttice公司的 EDA 开发软件 ,目 做准备 。 前 最 新 软 件 改 名 为 ispL EV ER , 它 将 取 代 Isp ( )3 综合 : 是将软件设计与硬件的可实现性挂 D e signEXPER T,成为 FPGA / PLD 设计的主要工具 。 钩 ,将软件转化为硬件电路的关键步骤 。综合后的 上述软件都是由 PLD / FPGA 芯片厂家提供 ,基 本都HDL 综合器 可 生成 ED IF、XN F 或 VHDL 等格 式 的 可以完成所有的设计输入 、仿真 、综合 、布线 、下 载等网表文件 ,它们从门级开始描述了最基本的门电路 工作 。另处 ,常用 EDA 开发软件还有 o rCAD / 结构 。 PSP ICE , M u ltisim , P ro te l等 。 ( )4 行为仿真和功能仿真 : 利用产生的网表文 件进行功能仿真 ,以便了解设计描述与设计意图的 一致性 。 EDA 软件开发思路5 ( )5 适配 : 利用布局布线适配器将综合后的网 EDA 软件的使用 过 程是 : 输 入 、编译 、综 合 、行 表文件针对某一具体的目标器件 进 行逻 辑映 射 操 为仿真和功能仿真 、适配 、功能仿真和时序仿真 、编 作 ,其中包括底层器件配置 、逻辑分割 、逻辑优化 、布 程下载 。 EDA 软件开发就是要从这些使用角度出 局布线 。该操作完成后 , EDA 软件将产生针对此项 发来进行设计 。下面是对各个模块进行软件设计的 设计的适配 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 和下载文件等多项结果 。适配报告 描述 。 指明了芯片内资源的分配与利用 、引脚锁定 、设计的 5. 1 EDA 输入软件设计 描述情况等 。利用 EDA 技术进行设计 , 首 先需 要利 用 EDA ( )6 功能仿真和时序仿真 。仿真采用接近真实 工具的文本编辑器或图形编辑器将它用文本方式或 器件运行的仿真 ,仿真过程已将器件的硬件特性考 图形方式表达出来 ,以供编译使用 。 虑进去了 ,因此仿真精度要高的多 。 常用的源程序输入方式有三种 。 ( )7 下载 : 如果以上的所有过程都没有发现问 ( )1 原理图输入方式 : 利用 EDA 工具提供的图 题 ,就可以将适配器产生的下载文件通过下载电缆 形编辑器以原理图的方式进行输入 。原理图输入方 载入目标芯片中 。式比较容易掌握 ,直观且方便 ,所画的电路原理图与 ( ) 8 硬件仿真与测试 。 传统的器件连接方式完全一样 ,很容易被人接受 ,而 且编辑器中有许多现成的单元器件可以利用 ,自己 EDA 软件发展状况4 也可以根据需要设计元件 。然而原理图输入法的优 A lte ra是最大的可编 程逻 辑 器件 供应 商 之一 , 点同时也是它的缺点 : ?随着设计规模增大 ,设计的 20 世 纪 90 年 代 以 后 发 展 很 快 , 主 要 产 品 : 易读性迅速下降 ,对于图中密密麻麻的电路连线 ,很 MAX3000 /7000 , FL EX10 K, A PEX20 K, ACEX1 K, 难搞清电路的实际功能 ; ?一旦完成 ,电路结构的改 Stra tix, Cyc lone 等 。A lte ra 的 M axp lu s II曾经是最优 ( )2 状态图输入方式 : 以图形的方式表示状态 对照起来 。 图进行输入 。当填好时钟信号名 、状态转换条件 、状 5. 4 EDA 行为仿真软件设计 态机类型等要素后 ,就可以自动生成 HDL 程序 。这 所谓行为仿真 ,就是将 VHDL 设计源程序直接 种设计方式简化了状态机的设计 ,比较流行 。送到 VHDL 仿真 器中 所 进行 的仿 真 。该 仿 真只 是 ( ) 3 HDL 软件程序的文本方式 :最一般化 、最具 根据 VHDL 的语 义进 行 的 , 与具 体电 路 没有 关系 。 由于 VHDL 仿真器的行 为仿 真 功能 是面 向 高层 次 普遍性的输入方法 。 分析上述三种输入方式的特点 ,文本输入是最的系统仿真 ,只能对 VHDL 的系统描述作可行性的 容易实现的 ,可以作为重点设计 。把状态机输入和 评估测试 ,不针对任何硬件系统 ,因此基于这一仿真 层次的许 多 VHDL 语 句 不能 被综 合器 所 接受 。这原理图输入作为补充功能 ,在能力允许下进行设计 。 一般的 HDL 程序可以由实体 、结构体 、配置 、程时 ,综合器不支持的 语句 在 综合 过程 中 将忽 略掉 。 软件设计时 ,可以充分发挥 VHDL 中适用于仿真控 序包和元件库 5 个部分组成 。首先是设计元件库 , 可以包括 IEE库 、STD 库 、A S IC 矢量库 、用户定义库 制的语句及有关的预定义函数和库文件 。 和 WOR K库等 。然 后 , 对 HDL 语 言做 选 择 。目 前 5. 5 EDA 功能仿真软件设计 用得较 多的 HDL 有 已成 为 IEEE STD1076 标 准 的 所谓功能仿真 ,就是将综合后的 VHDL 网表文 VHDL、IEEE STD 1364 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的 V e rilog HDL 和 A lte ra 件再送到 VHDL 仿真 器 中所 进行 的仿 真 。这时 的 公司企业标准的 AHDL 等 。可以把能识别 的 HDL 仿真仅对 VHDL 描述的逻辑功能进行测试模拟 ,以 语言做列表供用户选择 ,文本输入就是对这些 HDL 了解其实现的功能是否满足原设计的要求 ,仿真过 语言的语法识别过程 。编辑过程要包括这些 HDL 程不涉及具体器件的硬件特性 ,如延时特性等 。该 仿真的结果与门级仿真器所做的功能仿真结果基本 语言的全部语法 ,所以设计人员要精通所有语法 ,不 能有遗漏 。本文 选用 VHDL 语言 作 为硬 件描 述 语一致 。综合之后的 VHDL 网表文件 采用 VHDL 语 言进行设计 。 原理图输入方式是使用元件库中的法 ,首先描述了最基本的门电路 ,然后将这些门电路 用实例化语句连接起来 。功能仿真软件的输出网表 元件画出系 统或电路的原理图 ,这种设计输入方式要求设计人与综合后的网表格式是一致的 ,软件设计过程是对 员具有丰富的硬件知识 、熟悉 PLD / FPGA 器件的结 VHDL 描述逻辑功能进行测试模拟 。 5. 6 EDA 时序仿真软件设计构 。软件设计上就是提供一个图形编辑器 ,编辑器 要提供元件 、连线 、结点 、网络标号 、文字 、文件盒 、多所谓时序仿真 ,就是将适配后所产生的电路网 边形充填区 、圆和圆 弧 、电源 和接 地 等多 种绘 图 元 表文件送到仿真器中所进行的仿真 。该仿真已将器 素 ,通过它们 ,就可以绘制需要的电路图 。 件特性考虑进去了 ,因此可以得到精确的时序仿真 状态图输入主要用来通过图形方式设计有限状结果 。适配处理后生成的电路网表文件中包含了较 态机 。软件设计上也需要一个图形编辑器 。为精确的延时信息 ,网表文件中描述的电路结构与 5. 2 EDA 编译软件设计适配后的结果是一致的 。时序仿真软件设计的重点 编译软件用于完成电路设计描述后进行的排错 是建立所有可描述的逻辑器件的时序模型 ,并根据 时序模型生成电路网表的时序关系图 。根据时序图 过程 ,并将其变成特定的文本格式 ,为下一步的综合 做准备 。编译过程就是对这些 HDL 语言设计 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf 判断电路的时序是不是满足设计要求 。 的校正 , 是 制 作 一 个 编 译 器 的 过 程 。分 析 所 选 的 5. 7 EDA 适配软件设计 HDL 语言 , 对它的所有设计规则做一个查找表 , 对 所谓逻辑适配 ,就是将由综合所产生的网表文 件针对某一具体的目标进行逻辑映射操作 ,其中包 描述好的逻辑器件做规则查找 。 5. 3 EDA 综合和优化软件设计括底层器件配置 、工艺映射 、划分 、布局 、布线与位流 要把 HDL 的软件设计与硬件的可实现性进行 生成等 ,配置于指定的目标器件中 ,产生最终的下载 挂钩 ,就需要利用 EDA 软件系统的综合器进行逻辑 文件 。适配所选定的目标器件必须属于原综合指定 综合 。所谓逻辑综合 ,就是把电路的高级语言描述 的目标器件系列 。适配过程也是实现过程 ,其软件 ()VHDL、原理图或状态图形的描述 转换成低级的 , 设计内容是很多的 。 () 可与 FPGA / PLD 的门 阵 列基 本结 构 相映 射的 网 表 下转第 112 页 间 。 显的变化 ,这说明数据插入和删除操作比较耗费时 () 即前面提到的 3000m s左右 , 而 的时间开销很大 由图 3可以看出 ,当前面有访问数据库的操作 时 , JDO 的数据访问时间明显缩短 ,而且这个时间差 再次读取对象之前则不会读取和映射对象 ,因此后 (是稳定的 实验证明 in se rt和 de le te 操作 也有 这 种 面的数据访问速度明显提高 。 ) 情况 。这说明 JDO 有很好的缓存机制 ,但 JDO 实 实验中 ,使用 CM P、JDO 和 H ibe rna te 的代码量现第一次访问数据库时 ,需要在 Java 实例和数据库 如表 1。由表 1可以看出 ,使用 H ibe rna te和 JDO 时 中的对象之间建立某种形式的映射 ,这个建立映射 代码量很小 ,而使用 CM P时代码量非常大 。 表 1 分别使用 CM P、JDO 和 H ibe rna te时的代码量对比表 技术 H ibe rna te KodoJDO CM P 代码量 ()()代码行数 不包含测试类的代码 48 52 381 包含 xdoc le t标签 ,不包含由 xdoc le t生成的 java代码 参考文献 : 4 结论[ 1 ] W o lfgang Ke lle r. O b jec t /R e la tiona l A cce ss L aye rs [ M ]. U n ive rsitae ts V e rlag Kon stanz, 2004. [ 2 ] Step han ie Bodoff, D a le Green, Kim H aa se, E ric J end rock, 本文对几种主要的 O /R M app ing技术从各个角 Mon ica Paw lan, B e th Stea rn s. The J2 EE Tu to ria l [ M ]. 度做了详细的分析和比较 ,可以为应用程序开发人 2004. Rob in M Roo s. J ava D a ta O b jec ts[M ]. 2004. [ 3 ] 员在映射策略和映射技术的选择上提供参考 。 ()上接第 109页 6 结 束 语 工艺映射软件可以采用动态规划理论为基础 , EDA 技术发展迅猛 ,完全可以用日新月异来描 ()来建立基于 LU T结构 或其他结构 的可编程逻辑 述 。 EDA 技术的应用也很广泛 ,现在已涉及到各行 的映射 ,这样可以获得最小延时目标电路 。 各业 。 EDA 水帄不断提高 ,设计工具趋于完善的地 布局软件的任务是将工艺映射模块划分后得到 步 。 EDA 市场日趋成熟 ,但我国的研发水帄还很有 的子电路分配到 FPGA 具体的逻辑模块中 。此外它 限 ,需 EDA 软件设计人员迎头赶上 。中国也有些集 成电路设计中心提供简单的 EDA 设计软件 ,但性能 还选择实际芯片中的总线和大存储块 ,并且对宏模 不是很强 。相信在不久的将来会有更多更好的设计 块进行分配 。 工具在各地开花并结果 。 布线软件的目的是将已经布局好的设计网表 , 参考文献 :利用芯片中的可编程连线资源来实现电路的逻辑功 能 。 [ 1 ] 潘 松 . EDA 技 术 实 用 教 程 [ M ]. 北 京 : 科 学 出 版 社 , 5. 8 EDA 下载软件设计2002. 如果编译 、综合 、适配和行为仿真 、功能仿真 、时 [ 2 ] 董传岱 . EDA 技术及其应用 [ J ]. 山东理工大学学报 , ( ) 2004 3 : 22 - 25. 序仿真等过程都没有发现问题 ,即满足原设计的要 [ 3 ] 杨恒 . FPGA /CPLD 最新实用技术指南 [M ]. 北京 :清华 求 ,则可以将 由 FPGA / PLD 适 配 器 产 生 的 配 置 /下 大学出版社 , 2005. 载文件通过编程器或下载电缆载入目标芯片 FPGA 邢建帄 . VHDL 程序设计教程 [M ]. 北京 : 清华大学出 [ 4 ] 版社 , 2005. 或 PLD 中 。