- •“Избранные вопросы современной электроники”
- •Чтобы выдержать конкуренцию, срок разработки новых изделий необходимо сокращать.
- •СБИС программируемой логики:
- •Методика и средства проектирования цифровых устройств
- ••В результате разбиения в конечном счете получается структура. Переход от функции к структуре
- ••К этому описанию процесса проектирования следует добавить лишь, отражая возможности современной элементной базы,
- •Классификация цифровых ИС с точки зрения методов проектирования
- •Стандартные ИС
- •Специализированные ИС
- •Полупроводниковые средства для
- •Заказные схемы
- •Полузаказные схемы
- ••Стоимость проектирования БИС/СБИС велика и может достигать сотен миллионов долларов. Для дорогостоящих вариантов
- •Диаграмма областей целесообразного применения различных типов специализированных БИС/СБИС
- •Проектирование стандартных ИС массового производства, как и проектирование заказными методами вообще, - удел
- •Укрупненная
- •Классификация СБИС ПЛ
- •В соответствии с выбранным критерием СБИС ПЛ делят на СБИС, имеющие:
- •Архитектура простейшего
- •ПЗУ-универсальный логический преобразователь
- •Структура программируемой логической матрицы (ПЛМ-PLA)
- •Структура БИС программируемой матричной логики (ПМЛ –PAL)
- •Структура простейшего функционального преобразователя СБИС ПЛУ (PLD)
- •Структура простейшего функционального преобразователя с архитектурой look-up-table
- •Архитектура простейшего функционального
- •Организация внутренней структуры и
- •Одноуровневые СБИС содержат простейшие функциональные преобразователи, организованные в виде матрицы или линейки, и
- •Наличие внутренней RAM памяти
- •Технология изготовления программируемых
- •Тип используемого программируемого элемента - электронного ключа, определяет возможности СБИС ПЛ по программированию,
- •Наиболее перспективны программируемые элементы, выполненные по
- •SRAM - технология обеспечивает меньшее энергопотребление и позволяет реконфигурировать СБИС ПЛ за десятки
- •Особое место занимает ряд семейств СБИС ПЛ, выпускаемых фирмой Actel и имеющих программируемые
- •СБИС программируемой логики фирмы ALTERA. Обзор семейств
- •Семейство Classic
- •Семейство МАХ (Multiple Array
- •Семейство МАХ (Multiple Array matrix)
- ••возможность задания режима пониженного энергопотребления (Turbo-off) как для всей СБИС в целом, так
- •Семейство FLEX (Flexible Logic
- ••работы в системах со смешанным напряжением питания (3.3 В, 5.0 В);
- •Семейство МАХ (Multiple Array matriX)
- ••задания режима пониженного энергопотребления (power-saving mode) как для всей СБИС в целом, так
- •Семейство FLEX (Flexible Logic Element matriX) 10K
- ••эмуляции внутренней шины с тремя состояниями;
- •Основными тенденциями развития выпускаемых фирмой Altera семейств СБИС ПЛ являются:
- •Структура обозначений СБИС ПЛ фирмы Altera
- •Семейство МАХ 7000. Общая характеристика
- •Обобщенная структура СБИС ПЛ семейства
- •Логические блоки организованы в виде матрицы, имеющей два столбца, разделенных программируемой матрицей соединений.
- •Глобальная шина управляющих сигналов
- •Программируемая матрица соединений
- •Логический блок
- •С каждого логического блока на блок ввода/вывода (и обратно) поступает от 6 до
- •Макроячейка
- •Блок ввода/вывода
- •Программирование
- •Программирование в составе системы (In System Programmability (ISP)) реализуется посредством стандартного четырехканального интерфейса
- •Для разработки цифровых устройств на СБИС PLD фирма Altera предоставляет пользователям функционально полный
- •кнопки быстрого вызова приложений
- •Описание приложений
- •Waveform
- •Timing
- •Терминология
- •имя проекта
- •Компилятор может автоматически обрабатывать следующие файлы проекта:
- ••схемные файлы OrCAD (.sch);
- •Примерами вспомогательных файлов являются:
- •Проект состоит из всех файлов иерархической структуры проекта, в том числе вспомогательных и
- •Приложение «Окно Иерархии
- •Средства создания проекта
- •Вставка символа (примитива или функции)
- •Средства системы
- •Графический редактор
- •имя проекта
- •Символьный редактор
- •Символьный редактор обладает следующими характеристиками: можно переопределить символ, представляющий файл проекта, создавать и
- •Текстовый редактор
- •Все перечисленные файлы проекта можно создавать в любом текстовом редакторе, однако данный редактор
- •Пользуясь данным текстовым редактором, можно создавать тестовые векторы (.vec), используемые для тестирования, отладки
- •Сигнальный редактор
- •Процесс симуляции проекта
- •Разработка описания проекта в сигнальном редакторе является альтернативой его созданию в графическом или
- •Поуровневый планировщик
- •В окне поуровневого планировщика могут быть представлены два типа изображения:
- •Приложение «Поуровневый Планировщик», просмотр и редактирование внешних выводов
- •Приложение «Поуровневый Планировщик», редактор внутренней структуры
- •Компиляция проекта
- •Компилятор применяет разнообразные способы увеличения эффективности проекта и минимизации использования ресурсов устройства.
- •Средства управления
- •Доступны следующие типы
- ••Pin assignment (Назначение контакта) назначает вход или выход одной логической функции конкретному контакту
- ••Connected pin assignment (Назначение соединенных контактов) задаёт внешнее соединение двух или более контактов
- ••Device assignment (Назначение устройства) назначает тип ПЛИС, на которой реализуется проект.
- ••Timing assignment (Назначение временных параметров) управляет логическим синтезом и подгонкой отдельных логических функций
- •Глобальные опции устройства для
- ••Global Project Logic Synthesis позволяет сделать глобальные установки для компилятора в части логического
- •Тестирование проекта
- •Для анализа регистровой логики на минимальное время задержки, минимальный период, и максимальную частоту
- •Программирование устройств
- •5.создание символьного файла 4-х битного счетчика pcount.sym;
- •10. создание
- •Аналоговые программируемые матрицы:
- •Разработан новый класс программируемых БИС, предназначенных для обработки аналоговых сигналов и обладающих уникальным
- •До сих пор наиболее сложной и трудоемкой для разработки остается аналоговая часть, которая
- •Разработчик может оперативно управлять откликом системы, изменяя, например, характеристики фильтра и его порядок;
- •Несмотря на существенные ограничения по точности и быстродействию, обусловленные технологией переключаемых конденсаторов, запрограммированные
- •Фирма Anadigm предоставляет в распоряжение разработчика полностью законченную систему, состоящую из
- •Программный пакет позволяет инженеру-разработчику легко и быстро конструировать сложные аналоговые схемы путем выбора,
- •Процесс создания схемы состоит из трех основных этапов:
- •Библиотека аналоговых моделей постоянно пополняется.
- •По окончании проектирования программный пакет AnadigmDesigner2 генерирует соответствующие кодовые файлы (Си-код), содержащие необходимую
Несмотря на существенные ограничения по точности и быстродействию, обусловленные технологией переключаемых конденсаторов, запрограммированные аналоговые матрицы могут использоваться в широком классе устройств предварительной обработки и ввода аналоговых сигналов для усиления,
линеаризации, генерирования, выпрямления, фильтрации, сдвига постоянного уровня, сравнения амплитуд и фаз, компрессии и т.п.
На их основе можно строить довольно сложные системы автоматического регулирования, узлы медицинских приборов и военно-космической техники.
Фирма Anadigm предоставляет в распоряжение разработчика полностью законченную систему, состоящую из
•программного пакета AnadigmDesigner2,
•библиотеки конфигурируемых аналоговых модулей (САМ),
•микросхемы AN2204E04 — аналоговой матрицы, программируемой пользователем (FPAA),
•макетной платы, снабженной последовательным интерфейсом для подключения к IBM-совместимому персональному компьютеру.
Программный пакет позволяет инженеру-разработчику легко и быстро конструировать сложные аналоговые схемы путем выбора, расположения и соединения между собой «строительных блоков», взятых из библиотеки аналоговых модулей. Созданная в компьютере схема загружается в аналоговую матрицу, которая находится на макетной плате, присоединенной к последовательному порту (RS-232) компьютера. Сразу после этого можно оценить результат проектирования, присоединив генератор и осциллограф ко входам и выходам микросхемы соответственно. В пакет программ входит виртуальный генератор сигналов и четырехканальный осциллограф, что позволяет обойтись на стадии предварительного «макетирования» вообще без лабораторного оборудования.
Процесс создания схемы состоит из трех основных этапов:
•выбор, настройка и размещение библиотечных аналоговых блоков в пределах рабочего пространства (виртуального корпуса микросхемы);
•соединение блоков «проводниками» как между собой, так и с входными/выходными ячейками;
• загрузка данных о конфигурации в аналоговую матрицу.
Библиотека аналоговых моделей постоянно пополняется.
В нее входят: билинейный и биквадратный фильтры, компаратор, инвертирующий дифференциатор, однополупериодные выпрямители с усилением, инвертированием и запоминанием, устройство выборки-хранения, интегратор, перемножитель сигналов, генератор синусоидальных сигналов и сигналов произвольной формы (цикл до 255 шагов), инвертирующий сумматор, нелинейный функциональный преобразователь, источник постоянного напряжения ±3 В. Большинство аналоговых модулей имеет дифференциальные входы и выходы, что позволяет упростить некоторые схемы.
По окончании проектирования программный пакет AnadigmDesigner2 генерирует соответствующие кодовые файлы (Си-код), содержащие необходимую информацию об элементах схемы. В нужный момент времени микропроцессор загружает эти данные в специальный буфер аналоговой матрицы, осуществляя тем самым динамическую реконфигурацию аналоговой схем. При этом реализована возможность реконфигурации отдельных модулей матрицы, когда одна часть узлов аналоговой схемы может обновляться, в то время как другая будет продолжать нормальную работу. Дело в том, что каждый аналоговый модуль имеет собственный «программный интерфейс», позволяющий изменять параметры только этого модуля.