5. Обобщенная технология проектирования плис.

А. Ввод описания проекта. Различные САПР ПЛИС предлагают следующие основные средства ввода описаний проектов:

- схемотехнический ввод с помощью графического редактора (Schematic Editor);

- ввод описания на одном из языков высокого уровня: ABEL, VHDL, Verilog (HDL);

- ввод диаграмм состояний конечного автомата с помощью соответствующего редактора состояний (FSM Editor).

На данном этапе также вводятся временные и физические ограничения (Physical & Timing Constraints).

Ввод описаний возможен также с помощью САПР третьих фирм, поддерживающих экспорт данных в промышленных стандартах описания электронных схем: Viewlogic, EDIF, VHDL, XNF, SXNF.

Б. Функциональная верификация. На этом этапе с помощью подсистемы функционального моделирования (Functional Simulator) выполняется функциональная верификация проекта без учета временных характеристик выбранного кристалла с целью обнаружения ошибок в описании.

В. Реализация проекта. На данном этапе выполняются следующие последовательные шаги:

- компиляция описаний проекта, при котором описания, выполненные различными вышеуказанными способами, объединяются в единый файл проекта (Native Generic Design);

- отображение списка цепей (netlist) в файл проекта с учетом выбранной целевой архитектуры кристалла (Mapping). Выполняется формирование списка в одном из промышленных форматов: EDIF, XNFc;

- циклические размещение и трассировка проекта на кристалле с целью получения оптимизированного размещения проекта по одному из критериев: по площади, по скорости или баланс площади и скорости (Cyclic Place & Routing);

Действия на данном этапе выполняются в автоматическом режиме. Пользователь имеет доступ к отчетам о выполненных шагах и может вмешаться в процесс реализации проекта с целью изменения настроек алгоритмов реализации.

Г. Временная верификация. На данном этапе выполняется временной анализ размещенного и трассированного проекта с учетом знаний о временных характеристиках выбранного кристалла и пользовательских временных ограничениях (Timing Analysis).

Д. Формирование конфигурации. На этом этапе производится формирование двоичного файла конфигурации кристалла и аппаратная отладка проекта с помощью аппаратного отладчика (Hardware Debugger).

Е. Форматирование файла PROM. На этом шаге двоичный файл конфигурации проекта обрабатывается для размещения в программируемом ПЗУ (PROM).

6. Описание и особенности сапр плис фирмы xilinx.

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);

   • утилита для работы с программатором PROM File Formater.

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).