2.1.2.5 Сапр фирмы Xilinx

Фирма Xilinx – разработчик ПЛИС, поставляет также САПР для разработки устройств на FPGA и СPLD. Пожалуй, из всех производителей ПЛИС фирма Xilinx может считаться лидером по номенклатуре серий ПЛИС и программного обеспечения (ПО). При этом новые версии ПО поддерживают старые серии ПЛИС, позволяя разработчику производить плавную миграцию проектов на новые серии. Первоначально фирма ориентировалась на поддержку своих САПР дополнительными программными средствами других компаний, интегрируя их под заказчика. Сегодня среди программных продуктов Xilinx имеются как относительно простые пакеты проектирования, так и мощные, интегрированные программные решения, позволяющие разрабатывать ПЛИС эквивалентной емкостью более 1000000 вентилей. Среди облегченных систем проектирования Xilinx следует выделить систему WebFITTER, особенностью которого является возможность использования в ходе проектирования web-ресурсов Internet. Альтернативой использованию WebFITTER является применение пакета WebPack ISE^, ориентированного на проектирование CPLD схем. В последней системе ввод описания проекта возможен как с помощью схемного редактора, так и с использованием языков описания аппаратуры ABEL и VHDL. Возможно программирование устройств непосредственно в системе с использованием аппаратного загрузчика XСhecker.

Говоря о «тяжелых» САПР фирмы Xilinx, ориентированных на проектирование FPGA устройств, можно упомянуть САПР X-ACT. Первые версии САПР XACT (начало 90-х годов) включали:

- один (любой) из перечисленных ниже пакетов графического схемного ввода:

DASH-LCA (DS31, фирмы DATA I/O);

OrCAD-SDT (DS35, фирма OrCAD);

ViewDraw (DS390, фирмы ViewLogic);

- один (совместимый с выбранным пакетом схемного ввода) из перечисленных ниже пакетов функционального и временного моделирования:

PC-SILOS (DS22, фирмы SimuCAD);

OrCAD-VST (DS351, фирмы OrCAD);

ViewSim (DS290, фирмы ViewLogic);

- пакет XACT (DS502) для проектирования всех микросхем FPGA фирмы Xilinx (семейства ХС2000/3000/3100/4000);

- пакет DS501 - для микросхем семейств ХC2000/3000;

- пакет DS550 для работы с EPLD.

Позже, в 1996г., фирма выпустила единый пакет САПР XACTstep-5 для проектирования всех своих ПЛИС (как CPLD, так и FPGA). Кроме этого, фирма поддерживала САПР Alliance Series, базирующуюся на комплектовании программными средствами третьих фирм.

Во второй половине 90-х (1997) для работы с FPGA, в том числе и с новым семейством Virtex, фирмой Xilinx в кооперации с Aldec и Synopsys был разработан мощный и современный пакет Foundation ISE, последние версии которого реализуют ряд новых функций, позволяющих использовать ПЛИС в качестве основной элементной базы для построения "систем на кристалле" (system-on-chip, SOC), а затем и полную САПР, объединяющую программы ввода, моделирования и топологического проектирования ПЛИС (Foundation Series ISE), что позволило получать модели новых ПЛИС одновременно с завершением их разработки. Поставляются три основных конфигурации пакета Foundation Series, различающиеся по своим функциональным возможностям и, соответственно, по стоимости.

Типовой состав САПР Foundation Series Express включает следующие компоненты:

1. Foundation Project Manager. Это средство администрирования (управления) проектами в САПР. Из этой программы доступны все средства ввода, реализации, анализа и синтеза, а также отчеты о проектах.

2. Средства ввода описаний. Программное обеспечение формирует описания в формате EDIF(в более ранних версиях использовался формат XNF). В Xilinx Foundation Series Express имеются следующие подсистемы ввода описаний:

   • LogiBLOX. Данная программа позволяет, задавая параметры требуемой структуры устройства (ПЗУ, ОЗУ, счетчики и т.д.), получать готовые топологические фрагменты, которые могут использоваться как в схемных, так и в HDL-проектах;

   • редактор HDL-кода HDL Editor. Позволяет осуществлять ввод проектов на одном из языков HDL. Программа формирует список цепей netlist в формате EDIF (программа XVHDL). Поддерживает иерархическое представление проекта;

   • схемотехнический редактор Schematic Editor. Позволяет на основе библиотек САПР вводить принципиальную схему проекта в интерактивном режиме. Позволяет также включать LogiBLOX-модули, FSM-модули, VHDL- и Verilog-модули;

   • редактор диаграмм состояний (конечного автомата) State Editor. Позволяет вводить описание проекта в виде диаграмм состояний конечного автомата в графическом виде. В результате формирует поведенческое VHDL-описание;

   • COREgen. Это программное обеспечение позволяет встраивать в проекты ядра (COREs) любых модулей, например, мультиплексоры, DSP-модули, арифметические модули и любые иные макросимволы, являющиеся собственностью третьих фирм. Это средство позволяет существенно упростить и ускорить проектирование.

3. Средства моделирования схем:

   • программа функционально-логического моделирования Foundation Logic Simulator. Позволяет осуществлять функциональное моделирование проекта, а также временное моделирование с учетом задержек распространения сигналов по кристаллу. Результаты моделирования с учетом задержек полностью имитируют реальную картину работы ПЛИС, что практически исключает необходимость отладки кристалла на плате;

   • графический редактор директив оптимизации Constraints Editor. Позволяет устанавливать и изменять директивы пользователя при оптимизации временных параметров проекта;

   • программа VHDL синтеза FPGA Express. Выполняет синтез проекта на основе VHDL-кода;

   • программа моделирования на основе VHDL - VHDL Simulator. HDL-моделирование помогает верифицировать проект еще на стадии проектирования;

   • программа временного анализа Timing Analyzer. Выполняет точный расчет задержек по результатам размещения проекта в кристалле.

4. Средства трассировки и программирования:

   • трассировщик Flow Engine. Представляет собой набор трансляторов и программ, осуществляющих в автоматическом режиме преобразование выходного формата схемотехнического редактора во внутренний формат описания ПЛИС Xilinx;

   • топологический редактор Floorplanner. Позволяет дополнительно оптимизировать временные задержки путем переразмещения проекта в кристалле. С помощью данного средства можно менять положение CLB в общей структуре проекта на кристалле;

   • топологический редактор EPIC. Позволяет осуществить просмотр топологии проекта после трассировки и при необходимости выполнить ручную трассировку выбранных цепей;

   • утилита загрузки конфигурации ПЛИС непосредственно из PC Hardware Debugger. Загрузка осуществляется с помощью специального кабеля. Кроме того, с помощью этой утилиты выполняется верификация ПЛИС через порт JTAG (рис. 2.1);

   • у тилита для работы с программатором PROM File Formater.

Рисунок 2.1 - JTAG-программатор

5. Специализированные библиотеки проектирования (доступны библиотека схемотехнических элементов (от простейших логических элементов до сложных счетчиков и элементов памяти), продукты LogiCore (сложные функции ЦОС, интерфейсы и др.), и т.д.). В новых версиях ПО поддерживаются расширенные библиотеки отлаженных и готовых к использованию ядер (Intellectual Property Cores), которые становятся очень важными при создании проектов больших размеров, сокращают сроки и упрощают проектирование. В настоящий момент фирма Xilinx предлагает пользователям самую последнюю версию (осень 2006 года) программного обеспечения ISE Foundation 8.2i, которая позволяет создавать проекты на всех современных сериях ПЛИС Xilinx, включая Virtex-5. Нужно также отметить, что последние версии САПР Foundation Series обеспечивают поддержку коллектива разработчиков как в локальной сети, так и с использованием ресурсов Internet. Данная технология разработки получила наименование Internet Team Design (ITD).

Информационные источники, использованные при подготовке раздела: