文档介绍：1计算机计算机 EDA EDA 设计设计教教程程北航计算机学院北航计算机学院艾明晶艾明晶 2目录?绪论(1学时) ?第1章数字系统设计与 EDA 技术(2学时) ?第2章 PLD 器件结构(2学时) ?第3章硬件描述语言 Verilog HDL (3学时) ?第4章 EDA 设计工具软件(5学时) ?第5章数字电路与数字系统的设计实现(2学时) ?第6章 SOPC 开发过程(1学时) ?第7章 Nios Ⅱ嵌入式处理器设计(2学时) 理论课共 18学时 3 ?问题的提出?传统的数字系统设计方法?现代的数字系统设计方法?什么是 EDA 技术? ?实例演示:电子秒表电路的设计?关于课程共共1 1学时学时绪论 4 问题的提出?设计一个电子秒表电路,使之完成以下功能: ? s的步长进行计时; ?具有异步清零和启动/停止计数功能; ?并用数码管显示其秒高位、秒低位,百分秒高位、百分秒低位。?为便于显示,秒和百分秒信号均采用 BCD 码计数方式。 5 问题的提出(续) ?输入信号: clk :系统时钟信号, f=50MHz ; clr :异步清零信号,负脉冲有效; startstop :启/停信号,负脉冲有效。?输出信号: dsec [6..0] :驱动数码管,显示秒高位; sec[6..0] :驱动数码管,显示秒低位; cn: 分钟的进位信号,接发光二极管,高有效; secd [6..0] 、 secm [6..0] 分别显示百分秒高位和百分秒低位。 6 解决方案 1——传统的数字系统设计方法 1. 根据设计要求划分功能模块; 2. 确定输入和输出的关系,画出真值表; 3. 由真值表写出逻辑表达式; 4. 利用公式或卡诺图进行人工化简; 5. 根据化简后的逻辑表达式画出电路原理图; 6. 在面包板上进行实验, 验证电路的正确性; 7. 若无错误,再在透明薄膜上用贴图符号贴PCB 图; 8. 检查后送制板厂制板; 9. 对PCB 板进行安装、调试,若有大的错误,修改设计, 重复以上过程,重新制板。搭积木的方式! 基于电路板的设计方法——采用固定功能的器件(通用型器件),通过设计电路板来实现系统功能 7 传统的数字系统设计方法的缺点?效率低下——所有这一切,几乎都是手工完成! ?设计周期很长; ?容易出错; ?芯片种类多,数量大,受市场的限制; ?设计灵活性差; ?产品体积大。 8 解决方案 2——现代的数字系统设计方法?首先在计算机上安装 EDA 软件,它们能帮助设计者自动完成几乎所有的设计过程;再选择合适的 PLD 芯片,可以在一片芯片中实现整个数字系统。基于芯片的设计方法——采用 PLD ( 可编程逻辑器件) , 利用 EDA 开发工具,通过芯片设计来实现系统功能。 EDA 软件空白 PLD + 数字系统编程 9 现代的数字系统设计方法(续 1) 2. PLD 开发(利用 EDA 工具) (1)设计输入:采用硬件描述语言(HDL ), 用条件语句或赋值语句表示输入和输出的逻辑关系,将整个程序输入到计算机中; (2)设计的编译:EDA 工具可自动进行逻辑综合,将功能描述转换为门级描述,或转换成具体 PLD 的网表文件,将网表文件自动适配到具体芯片中进行布局布线; (3)功能仿真和时序仿真; (4)编程下载到实际芯片中,在实验台上进行验证; (5 )在每一阶段若有问题, 可在计算机上直接修改设计,重复以上过程。 10 现代的数字系统设计方法(续 2) 3. 设计包含 PLD 芯片的电路板(1)在计算机上利用 EDA 软件画电路原理图; (2)进行电气规则检查无误后,自动生成网表文件; (3)利用 EDA 软件画 PCB 图,自动布线; (4)自动进行设计规则检查,无误后输出文件,制板。优点: ?效率高——所有这一切,几乎都是借助计算机利用 EDA 软件自动完成! ?容易检查错误,便于修改; ?设计周期短、成功率很高; ?产品体积小。