數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)概述-資料下載頁(yè)
2025-08-23 21:02本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】數(shù)字化傳輸、數(shù)字化控制，由此構(gòu)成的系統(tǒng)是數(shù)字系統(tǒng)。有人說(shuō)，信息化的核心內(nèi)容是多媒體，而多媒體系統(tǒng)的核心技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)。研究不同的編碼解碼方式、不同的傳輸方式，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能，改進(jìn)系統(tǒng)的性能，這就需要解決核心理論和實(shí)現(xiàn)方法的問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上如何形成硬件、軟件系統(tǒng)，則是數(shù)。協(xié)同嵌入系統(tǒng)、也可以是以狀態(tài)機(jī)為核心的硬件系統(tǒng)。模的不斷擴(kuò)大，在FPGA芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)以CPU核為核心的軟硬件協(xié)同系統(tǒng)也成為現(xiàn)實(shí)。標(biāo)來(lái)權(quán)衡選擇采用或適合采用哪一種系統(tǒng)方案。這兩種方案的設(shè)計(jì)模式是不一樣的，顯然，其設(shè)計(jì)的。性能結(jié)果亦大不相同。圖1-2所示）是SOC系統(tǒng)的典型構(gòu)成原理。時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并加以糾正。示，分別為行為域、結(jié)構(gòu)域、物理域。實(shí)現(xiàn)的可能性，引導(dǎo)和促進(jìn)應(yīng)用設(shè)計(jì)者的更大規(guī)模系統(tǒng)的構(gòu)成的需求。發(fā)生著一系列的變化。算機(jī)的發(fā)展水平所限，設(shè)計(jì)工具的落后和非標(biāo)準(zhǔn)化，其設(shè)計(jì)手段也具有很大的專用性特征。
【正文】 對(duì)于 FPGA設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，只需向 FPGA器件進(jìn)行數(shù)據(jù)下載即可。 目前流行的主要設(shè)計(jì)方法 在 EDA工具 技術(shù)推廣普及的條件下，目前流行的主要設(shè)計(jì)方法為 3種類型，如圖 111所示。 T iming D r iv en P la t fo r m B as ed D es ign D es ign A SIC o n DSM C o m p le x A SIC P l u g a n d P l a y W i t h a F e w I P s S y s t e m o n a C h i p uPC O R E SR AM R O M S of t I /F IP A T M R O M Mo v in g i n to m a in s tre a m 圖 111 目前流行的主要設(shè)計(jì)方法 （ 1）基于時(shí)序驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)方法 基于時(shí)序驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)方法， 無(wú)論是 HDL 描述 還是原理圖設(shè)計(jì)， 特征 都在于 以時(shí)延優(yōu)化為目標(biāo)的著眼于門(mén)級(jí)電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用全 新的電路 來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，這種方法主要適用于完成規(guī)模較小數(shù)字系統(tǒng)集成的設(shè)計(jì)。對(duì)于規(guī)模較大的系統(tǒng)級(jí)電路，即使團(tuán)隊(duì)協(xié)作，要想始終從門(mén)級(jí)結(jié)構(gòu)去實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，也就很難保證設(shè)計(jì)周期短，上市時(shí)間快的要求。 （ 2）基于 IP 重用的設(shè)計(jì)方法 第 1 章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)概述 13 基于 IP 重用的數(shù)字 IC 的設(shè)計(jì) 方法，可以滿足芯片規(guī)模要求越來(lái)越大、設(shè)計(jì)周期要求越來(lái)越短的需求。其特征是 IC 設(shè)計(jì)中的 IP 功能模塊的復(fù)用和組合。采用這種方法設(shè)計(jì)數(shù)字 IC。數(shù)字 IC包含了各種 IP 模塊 的復(fù)用，數(shù)字 IC 的開(kāi)發(fā)將可分為模塊開(kāi)發(fā)和系統(tǒng)集成配合完成。 IC工程師 對(duì) IP 重用 技術(shù)關(guān)注的焦點(diǎn)是 ：如何 進(jìn)行 系統(tǒng) 功能 的結(jié)構(gòu) 劃分 ； 如何 定義片上總線進(jìn)行 模塊互連 ； 應(yīng)該選擇哪些功能模塊， 在定義各個(gè)功能模塊時(shí)如何考慮盡可能多地利用現(xiàn)有 IP 資源而不是重新開(kāi)發(fā)；在 功能模塊 設(shè)計(jì)時(shí)考慮怎樣定義才有利于以后的 IP復(fù)用 ，如何 進(jìn)行系統(tǒng)驗(yàn)證等。 基于 IP重用 的 數(shù)字系統(tǒng)集成的 設(shè)計(jì) 方法，其主要特征是模塊的 功能組裝 ，其技術(shù)關(guān)鍵在于如下三個(gè)方面：（ 1）怎樣開(kāi)發(fā)可重用的 IP軟核、硬核；（ 2）怎樣做好 IP 復(fù)用，進(jìn)行功能組裝，以實(shí)現(xiàn)滿足市場(chǎng)目標(biāo)的 IC；（ 3）怎樣驗(yàn)證完成功能組裝的數(shù)字 IC 是否滿足規(guī)格定義的功能和時(shí)序。 可重用 IP模塊首先必須是一個(gè)良好的模塊設(shè)計(jì)，它必須嚴(yán)格遵守一系列的設(shè)計(jì)規(guī)則。概括起來(lái)是一個(gè)基本的原則和三條基本的規(guī)則： 一個(gè)基本的原則是“局部問(wèn)題局部解決”。當(dāng)設(shè)計(jì)規(guī)模越來(lái)越大時(shí)，局部模塊設(shè)計(jì)的缺陷（ BUG）如留到系統(tǒng)驗(yàn)證階段，就 會(huì)變得非常棘手，難以發(fā)現(xiàn)和難以修正。 三條基本的規(guī)則： （ 1）盡可能采用全同步的設(shè)計(jì)策略，對(duì)模塊的輸入和輸出信號(hào)用寄存器 鎖存 以達(dá)到時(shí)序優(yōu)化問(wèn)題局部化的目的。 （ 2）嚴(yán)格遵循自底向上的驗(yàn)證策略，保證每個(gè)功能模塊在被集成到更高層次之前得到最充分的驗(yàn)證，以達(dá)到功能驗(yàn)證問(wèn)題局部化的目的。 （ 3）在著手進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)之前必須做好總體方案的設(shè)計(jì)和論證。良好的芯片結(jié)構(gòu)定義和模塊劃分是局部問(wèn)題局部化的關(guān)鍵。 IP 重用的基礎(chǔ)是 IP 資源庫(kù)的建設(shè)。 IP 資源庫(kù)是按預(yù)定目標(biāo)整理成庫(kù) 的 功能部件集合，這些 IP 模塊通常是根據(jù) 預(yù)先 定義規(guī)格完成 設(shè)計(jì)或購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)， 預(yù) 先 處理 進(jìn)行打包，預(yù)先 驗(yàn) 證而質(zhì)量 合格 的 IP 模 塊 。 這些 IP 模塊通常需要 滿足集成結(jié)構(gòu)中 要求的特 定約束條件 ，并附有詳細(xì)的 模塊 使用 指南 。所 涉及 的內(nèi)容主要有：工作速度 ， 面積大小，接口時(shí)序定義， DFT、 DFM 及 其他需要特別說(shuō)明的 問(wèn)題。參考設(shè)計(jì) 則是 可選的，用 應(yīng)用 實(shí)例 來(lái) 說(shuō)明如何采用 IP 模塊 及其可選 部件進(jìn)行 IP 重用的集成設(shè)計(jì)，以完成 特定產(chǎn)品 的功能要求 。 當(dāng)然，對(duì)于庫(kù)資源來(lái)說(shuō)，是越豐富越好。 （ 4）基于集成平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法 基于集成平臺(tái) 進(jìn)行 系統(tǒng)級(jí)芯片設(shè)計(jì) 的方法 是一種 適用于在片系統(tǒng)（ SOC）的 快速 開(kāi)發(fā)的 高效設(shè)計(jì)環(huán)境 。 它針對(duì)特定的產(chǎn)品應(yīng)用，以 IP 復(fù) 用 （一般包括一個(gè)或多個(gè)微處理器或DSP） 、 片上總線技術(shù) 為基礎(chǔ) ，以軟硬件協(xié)同開(kāi)發(fā)為特征， 根據(jù) 產(chǎn)品的系統(tǒng) 目標(biāo)來(lái)選擇 功能ACTEL 數(shù)字系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)集成技術(shù) 14 模塊，進(jìn)行模塊互連和系統(tǒng)功能驗(yàn)證。 集成平臺(tái) 主要 包括 硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)和嵌入式軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)兩個(gè)部分： 硬件方面 包括 SOC 集成結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)描述 ， 片上總線結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì) ，功耗 要求 、時(shí)鐘 樹(shù) 和測(cè)試結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) ， I/O配置， 對(duì)功能模塊 的功率 要求 及面積限制 等； 軟件 方面主要 包括實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) RTOS， 底層 驅(qū)動(dòng) 軟件、 中間軟件及應(yīng)用軟件的分層 ， 任務(wù)調(diào)度 和 任務(wù)間通 信等。 集成平臺(tái)的基礎(chǔ)是同樣是資源庫(kù)的建設(shè) ，它除了指 IP 資源庫(kù)的建設(shè)，還包括嵌入式軟件資源庫(kù)的建設(shè)。嵌入式軟件資源庫(kù)是按預(yù)定目標(biāo)整理成庫(kù) 的 函數(shù)集合，它可以對(duì)應(yīng)于單個(gè) IP 模塊的驅(qū)動(dòng)程序，也可以對(duì)應(yīng)于可編程器件或可編程微處理器的中間軟件或應(yīng)用程序。用 C 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的還可以是一個(gè)結(jié)構(gòu)或一個(gè)類庫(kù)。
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