SoC高效低成本设计技术的成熟。 EDA设计流程与传统技术设计流程比较 K 康芯科技 X 现代电子系统设计流程 传统电子系统设计流程 方案论证与系统级构建 独立于硬件的系统行为评估和设计 。系统仿真:包括系统级的硬件设 计与仿真,软件设计与仿真 自 顶 向 将硬件系统设计文件转换成可综合 (RTL)硬件描述语言(HDL)。 下 进行功能仿真 的 设 计 将硬件描述语言转换成标准网表 文件,如EDIF、VHDL、Verilog等 流 程 通过结构综合或适配(芯片内的布线 布局),将标准网表文件转换成芯片 下载文件。进行时序仿真 硬件系统实现。硬件系统测试与调试 HARDWEAR DEBUGERRING 系统设计完成,或系统中 的某一模块实际完成 PS2键盘接口 Ethernet接口 PS2鼠标接口 并行接口 LED接口 LCD接口 A/D接口 D/A接口 K 康芯科技 X 固体硬盘 Flash ROM 内存 SRAM 内存 SDRAM VGA接口 PS/2键盘/ 鼠标接口 32点正弦波1(/8 F未SKK输滤X康出波芯波科)形技 EDA与传统电子设计方法的比较 K 康芯科技 X DSP设计技术演进(1) 专用数字信号处理机 数字信号处理器DSP 超大规模可编程硬件实现 K 康芯科技 X DSP设计技术演进(2) K 康芯科技 X ■专用数字信号处理机(早期) 如FFT机,只适用于某一特定的信号处理应用。 优点:速度快、实时性强 缺点:系统规模小、通用性差、电路不灵活 无法面向用户,按照用户的要求改变设 计结构,和功能特性 DSP Builder支持完全基于IP Core的设计。除了数字信号处理所需要的绝 大多数的Core之外,还支持Altera公司的其它MegaCore,使设计更为容易。 支持的MegaCore如下: ◇ FFT Compiler ◇ FIR Compiler ◇ IIR Compiler ◇ NCO Compiler ◇ Reed-Solomon Compiler ◇ Symbol Interleaver/Deinterleaver ◇ Viterbi Compiler EDA技术 ASIC设计 SOPC/SOC FPGA/CPLD 混合 可编程ASIC ASIC 设计 设计 门阵列 (MPGA); 标准单元 (CBIC); 全定制; (FCIC); ASIC设计 SOPC系统设计 基于EDA技术的 FPGA基本设计 + K 康芯科技 X DSP技术及DSP系 统设计 + + 单片机系统设计 嵌入式系统设计 7、引脚锁定 8、下载/配置 9、嵌入式逻辑分析仪实时测试(只能显示数字波形) 10、除去嵌入式逻辑分析仪后下载测试 11、对配置器件编程 12、设计完成 K 康芯科技 X K 康芯科技 X K 康芯科技 X K 康芯科技 X K 康芯科技 X K 康芯科技 X K 康芯科技 X K 康芯科技 X K 康芯科技 X SOPC 通用I/O口 立体声输 出接口 图象或语音 采样接口 RS232接口电路 应用系统 大规模FPGA USB控制器 UART FIFO 嵌入式ROM 嵌入式Bios 嵌入式RAM RS232 CAN控制器 DMA Nios嵌入式 系统IP软核 浮点算术协处理器 嵌入式FIFO SDRAM控 制模块 VGA控制器 PIC接口 内部时钟 硬件DSP模块 在仿真和设计两方面支持标准硬件描述语言的功能强 大的EDA软件不断推出。 电子技术全方位纳入EDA领域; EDA使得电子领域各学科的界限更加模糊,更加互为 包容; K 康芯科技 X 更大规模的FPGA和CPLD器件的不断推出; 基于EDA工具的ASIC设计标准单元已涵盖大规模 电子系统及IP核模块; 软硬件IP核在电子行业的产业领域、技术领域和设 计应用领域得到进一步确认; 手工设计方法的缺点是: 1)复杂电路的设计、调试十分困难。 2)如果某一过程存在错误,查找和修 改十分不便。 3)设计过程中产生大量文档,不易管 理。 4)对于集成电路设计而言,设计实现 过程与具体生产工艺直接相关,因此可 移植性差。 5)只有在设计出样机或生产出芯片后 才能进行实测。 EDA技术有很大不同: 1)采用硬件描述语言作为设计输入。 2)库(Library)的引入。 3)设计文档的管理。 4)强大的系统建模、电路仿真功能。 5)具有自主知识产权。 6)开发技术的标准化、规范化以及IP核的可利用 性。 7)适用于高效率大规模系统设计的自顶向下设计 方案。 8)全方位地利用计算机自动设计、仿真和测试技 术。 9)对设计者的硬件知识和硬件经验要求低。 10)高速性能好。 11)纯硬件系统的高可靠性。 2、数字通信领域中绝大多数硬件电路开发。 如:数字信号各类调制器、数字调制解调器、各类信号编解码器等 3、超高速DSP模块开发。 如:FIR、IIR、CIC等数字滤波器、FFT、图象或语音处理模块等 4、基于Nios嵌入式CPU系统的硬件加速器开发。 如:长数据位的硬件加法器,乘法器、协处理器、DSP模块、接口模块等 K 康芯科技 X K 康芯科技 X K 康芯科技 X K 康芯科技 X K 康芯科技 X K 康芯科技 X K 康芯科技 X 现代DSP技术应用方向 K 康芯科技 X 应用MATLAB/DSP Builder/QuartusII和FPGA器件 可完成以下4方面的设计 1、普通硬件系统开发。 如:工业智能控制系统、电子信息模块等,网络高速加密/解密ASIC DE2板 K 康芯科技 X K 康芯科技 X K 康芯科技 X ■超大规模可编程硬件实现(FPGA) 如Altera公司的APEX、APEX II、Stratix系列等,开 发工具包为DSP Builder。 适用于宽带通信、高速图像处理。 优点:速度最快、可编程逻辑实现、灵活性高、实时性强 缺点:同DSP软件相比,实现相同算法需要更高成本。 但在高速、实时性要求的应用中,如软件无线电的 数字中频处理中,已成为必不可少、非此莫属了! DSP设计技术演进(3) K 康芯科技 X ■数字信号处理器(DSP) 如TI公司的TMS320系列。 适用于语音处理、窄带通信、低速图像处理。 优点:速度快、软件实现、灵活性高、便于实现复杂算法 缺点:实时性差(但在多数情况下满足要求。也推出了高 性能的DSP,如TI的C6x系列) DSP设计技术演进(4) 现代DSP设计技术-DSP Builder设计流程 系统设计、系统仿真 Matlab/Simulink 将设计转换为HDL Signal Compiler HDL逻辑综合 Synplify/Leonardo Spectrum FPGA实现 Quartus II K 康芯科技 X 现代DSP设计技术-Matlab/Simulink(1) 2、系统仿真 4、嵌入式逻辑分析仪实时测试(可显示 模拟波形) B.手动设计流程 1、MATLAB/Simulink建模 Fra Baidu bibliotek 2、系统仿真 3、DSP Builder完成VHDL转换、综合、适配 5、QuartusII直接完成适配(进行优化设置) 4、Modelsim对TestBench功能仿真 6、QuartusII完成时序仿真 DSP设计新工具-DSP Builder(1) K 康芯科技 X Altera公司DSP Builder,支持Altera公司超大规模FPGA,整合了整个DSP 设计与实现的流程。主要包含: 1、MATLAB/Simulink仿具库支持、 2、Simulink模型到VHDL的设计转换支持、设计的VHDL综合、 3、ModelSim VHDL仿真库支持、 4、FPGA的后端布局布线。 通过Signal Compiler,DSP Builder将MATLAB/Simulink系统仿真、 VHDL综合器、Quartus II工具紧密结合在一起,大大简化了DSP的设计与 实现流程,具有划时代的意义。 DSP设计新工具-DSP Builder(2) K 康芯科技 X DSP Builder提供了从MATLAB/Simulink、VHDL综合、VHDL仿真、 FPGA实现的统一的库支持。使仿真验证与设计最大程度的简化。 硬件系统测试与调试 自 底 向 软件设计与调试。 上 SOFTWEAR DEBUGERRING 的 设 计 根据方案和系统指标选购硬件,并设 流 计电路板,即硬件系统实际 程 软件设计与调试。 SOFTWEAR DEBUGERRING 方案论证,与算法确定 系统设计完成 EDA技术实现目标 K 康芯科技 X 作为EDA技术最终实现目标的ASIC,通过三种途径来完成: 嵌入式技术与应用 —— 基于EDA技术的嵌入式系统设计 K 康芯科技 X SOC: SYSTEM ON A CHIP SOPC: SYSTEM ON A PROGAMMABLE CHIP EDA技术及其发展 K 康芯科技 X EDA技术在进入21世纪后,得到了更大的发展,突出表现 在以下几个方面: 使电子设计成果以自主知识产权的方式得以明确表达 和确认成为可能; Simulink 系统建模、 仿真 K 康芯科技 X 现代DSP设计技术-Matlab/Simulink(2) 系统仿真结果 K 康芯科技 X 现代DSP设计技术-Signal Compiler(1) Signal Compiler ◆设计转换 ◆综合 ◆编译/布局布线 K 康芯科技 X 转换为VHDL VHDL综合 Quartus II编译 现代DSP技术-Signal Compiler(2) Signal Compiler ◆设计转换 ◆综合 (后台调用) ◆编译/布局布线 (后台调用) K 康芯科技 X 基于FPGA的硬件DSP系统等设计流程 K 康芯科技 X A.自动设计流程 1、MATLAB/Simulink建模 3、DSP Builder完成VHDL转换、综合、适配、下载