◆采用硬件描述语言来描述设计：形成了VHDL和Verilog HDL两种标准硬件描述语言；采用 C 语言、 MATLAB描述 数字逻辑也已成为现实。
◆采用平面规划 (Floorplaning)技术,对逻辑综合和物理版图 设计进行联合管理。
◆可测性综合设计。开发了扫描输入、BLST（内建自测 试）、边界扫描等可测性设计(DFT)工具，并已集成到EDA 系统中。
IOC
EAB
IOC
...
IOC
EAB
2020/10/18
嵌入式 阵列
IO...C
IOC
IOC
...
IOC
2020/10/18
2.1可编程逻辑器件开发环境
ISE Foundation 包含了业界用于可编程逻 辑设计的最先进的时序驱 动实现工具，以及设计输 入、综合和验证功能。
2020/10/18
1.3 可编程逻辑器件开发过程
中高速数字系统 信号速率：１0 MHz 级 平台： DSP 、Embedded 、高端CPU 、CPLD
高速数字系统 信号速率:１00 MHz 级 平台：FPGA、ASIC
现代数字系统 平台：FPGA、ASIC，内嵌DSP、ARM等
数字系统的设计对FPGA及EDA的依赖程度愈来愈高
2020/10/18
2020/10/18
著名EDA公司
2020/10/18
第二节
基于可编程逻辑器件的数字系统设计
2020/10/18
2.Байду номын сангаас可编程逻辑器件结构
基本PLD结构
输入项
乘积项
或项
输 入
输入 电路
与 阵
列
或 阵 列
输出 电路
输 出
2020/10/18
2020/10/18
CPLD 结构图
LAB LAB
LAB LAB
门阵列（Gate Array） 标准单元(Standard Cell)
可编程逻辑器件
(Programmable Logic Device)
PROM FPLA GAL PAL EPLD CPLD HDPLD FPGA
◆ 可编程逻辑器件 经历了从PROM、PLA、PAL、 GAL、EPLD到
CPLD和FPGA的发展过程，在结构、工艺、集成度、功 能、速度和灵活性方面不断地改进和提高。
10-100K 1K-5K
Intellectual Property
Behavioral VHDL/Verilog RTL
Schematics
Equations
1 1991 1993 1995
1997 1999 2001 2003 2005
2020/10/18
1.4 基于FPGA设计的特点
◆ PLD改变了传统的数字系统设计方法
第一节 数字集成电路、数字系统、EDA
2020/10/18
1.1 数字集成电路
标准通用器件 （ SSI/MSI ）
微处理器(CPU)、单片机（MCU）等软件组态器件， 外围器件(LSI,VLSI)等
ASIC
2020/10/18
全定制
(Full Custom)
半定制 (Semi-Custom)
(60年代中~80年代初) ◆ CAE (Computer Aided Engineering)阶段
(80年代初~90年代) ◆ ESDA(Electronic System Design Automation)阶段
(90年代初以来的高速发展的阶段)
2020/10/18
数字系统EDA主要特征
◆高层综合(HLS) 理论与方法取得进展，推动了行为级综合 优化工具的完善与发展。
单片机系统
2020/10/18
DSP及嵌入式系统
2020/10/18
FPGA系统
2020/10/18
1.3 EDA技术
EDA (Electronic Design Automation)，即电子设计自 动化，是汇集计算机应用学、微电子学和电子系统科学 最新成果的一系列电子系统设计软件。 EDA 经历了三 个发展阶段 ： ◆ CAD (Computer Aided Design)阶段
目前,FPGA 已开始采用90nm工艺，集成度可 达上千万门，速度可达千兆级，内置硬核、存储器、 DSP块、PLL等,支持多种软核,成为理想的SOC设计平 台．
2020/10/18
VS
2020/10/18
1.2 数字系统
低速数字系统 信号速率：＜１MHz 平台： MCU、 SSI/MSI 、LSI、VLSI
在工业界，IP常被称为SIP (Silicon IP)或VC (Virtual Component)。
在FPGA设计界，IP称为IP 核 （IP Core），有硬核 (hard core ）、软核（soft core)之分.
2020/10/18
IP的地位——IC产业的三次分工
LAB LAB P LAB LAB
I
A
LAB LAB
LAB LAB
LAB LAB
LAB LAB
I/O Control Block
IOC
...
IOC IOC
...
IOC IOC
...
IOC IOC
...
IOC
IO...C
IOC
IO...C
IOC
IO...C
IOC
IO...C
IOC
FPGA 结构图
IO...C
设计准备
设计输入 •原理图 •硬件描述语言
设计综合与实现 •优化 •合并、映射 •布局、布线 •生成编程文件
器件编程
功能仿真 时序仿真 器件测试
2020/10/18
Usable Gates (K)
设计输入路线图
1M-10M
C-Code System C
100K-1M
MATLAB DSP BUilDER
门级 板级 芯片级
◆ EDA技术极大地提高了设计效率
设计输入 设计综合设计实现 设计验证
2020/10/18
第三节 IP CORE
2020/10/18
IP的定义
IP (Intellectual Property)是知识产权的简称。IP定义 为：经过预先设计、预先验证，符合产业界普遍认同 的设计规范和设计标准，具有相对独立功能的电路模 块；可重用于 SoC或复杂ASIC/FPGA设计中。
现代数字系统设计技术
全国大学生电子设计竞赛选拔培训 郭万有 2005.5
2020/10/18
EDA技术与现代数字系统设 计 ◆ 数字集成电路、数字系统、EDA
◆ 基于FPGA/CPLD的数字系统设计 ◆ IP 核 ◆ SOC与SOPC ◆ DSP的FPGA实现 ◆ 总结 ◆ 附：数字系统应用
2020/10/18