- •“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
Блок ввода/вывода
Блок ввода/вывода позволяет для каждого вывода СБИС задавать свой режим работы: вход; выход; выход с открытым коллектором; двунаправленный.
Он содержит набор выходных буферов и набор программируемых мультиплексоров, число которых зависит от типа корпуса и числа выводов СБИС и лежит в пределах от 6 до 12.
Программирование
(репрограммирование) СБИС
Программирование (репрограммирование) СБИС семейства МАХ7000 может осуществляться:
•вне создаваемой системы (т.е. отдельной СБИС) с использованием программатора, в частности, программатора, выпускаемого фирмой Altera - Altera Stand Alone Programmer (ASAP2), и адаптера, соответствующего типу корпуса СБИС;
•в составе системы (т.е. после распайки СБИС на
плате) с использованием выпускаемых фирмой Altera специализированных устройств - Byteblaster, Biteblaster (только для СБИС MAX7000S).
Программирование в составе системы (In System Programmability (ISP)) реализуется посредством стандартного четырехканального интерфейса - Joint Test Action Group (JTAG) IEEE Std 1149.1-1990.
Отметим, что СБИС МАХ 7000S обеспечивают внутреннее преобразование 5В питающего напряжения в 12В, требуемые для программирования (репрограммирования) EEPROM ячеек. Во время осуществления процедуры программирования (репрограммирования) выводы СБИС находятся в Z-состоянии.
Для разработки цифровых устройств на СБИС PLD фирма Altera предоставляет пользователям функционально полный пакет проектирования MAX+PLUS II.
Пакет имеет модульную структуру и в объеме, необходимом для реализации полного цикла проектирования, бесплатно доступен на www.altera.com или на www.altera.ru, причем пользователь официально регистрируется и получает авторизованный код доступа.
Система функционально- логического проектирования MAX+PLUS II
Название системы MAX+PLUS II является аббревиатурой от Multiple Array MatriX Programmable Logic User System. Система MAX+PLUS II имеет средства удобного ввода проекта, компиляции и отладки, а также непосредственного программирования устройств ПЛ.
ПО системы MAX+PLUS II содержит 11 приложений и главную управляющую программу.
Различные приложения, обеспечивающие создание проекта, могут быть активизированы мгновенно, что позволяет пользователю переключаться между ними щелчком мыши или с помощью команд меню.
В это же время может работать одно из фоновых приложений, например, компилятор, симулятор, анализатор синхронизации и программатор.
Одни и те же команды разных приложений работают одинаково, что облегчает задачу разработки логического дизайна.
кнопки быстрого вызова приложений
приложения
Главное окно системы MAX+PLUS II
Описание приложений
Приложение |
|
Выполняемая функция |
|
|
|
|
|
Hierarchy |
|
Обзор иерархии - отображает текущую |
|
|
|
||
|
иерархическую структуру файлов в виде дерева |
|
|
Display |
|
|
|
|
с ветвями, представляющими собой подпроекты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Graphic |
|
Графический редактор - позволяет |
|
|
|
||
|
разрабатывать схемный логический проект в |
|
|
Editor |
|
|
|
|
формате реального отображения на экране |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Symbol Editor |
|
Символьный редактор - позволяет редактировать |
|
|
|
||
|
|
существующие символы и создавать новые |
|
|
|
|
|
|
|
Текстовый редактор - позволяет создавать и |
|
|
|
|
|
Text Editor |
|
редактировать текстовые файлы логического |
|
|
дизайна, написанные на языках AHDL, VHDL, |
|
|
|
|
|
|
|
|
Verilog HDL |
|
Waveform
Editor
Floorplan
Editor
Compiler
Simulator
Сигнальный редактор - выполняет двойную функцию: инструмент для разработки дизайна и инструмент для ввода тестовых векторов и наблюдения результатов тестирования
Поуровневый планировщик - позволяет графическими средствами делать назначения контактам устройства и ресурсов логических элементов Компилятор - обрабатывает графические проекты
Симулятор - позволяет тестировать логические операции и внутреннюю синхронизацию проектируемой логической цепи