EDA原理及VHDL實現(xiàn)-第8章ppt課件.ppt

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1、設(shè)計綜合和行為仿真何賓2011.09設(shè)計綜合和行為仿真-本章概要本章詳細介紹了設(shè)計綜合和行為仿真的流程和方法。在設(shè)計綜合部分，介紹了綜合的概念、綜合屬性配置方法和綜合實現(xiàn)，以及RTL原理圖查看。在行為仿真部分，介紹了測試向量的生成、行為仿真工具、基于Modelsim軟件的行為仿真和基于ISE仿真器的行為仿真的實現(xiàn)，同時還介紹了使用波形和VHDL語言建立測試向量的方法。設(shè)計綜合和行為仿真-行為綜合在集成電路設(shè)計領(lǐng)域，綜合是指設(shè)計人員使用高級設(shè)計語言對系統(tǒng)邏輯功能的描述，在一個包含眾多結(jié)構(gòu)、功能、性能均已知的邏輯元件的邏輯單元庫的支持下，將其轉(zhuǎn)換成使用這些基本的

2、邏輯單元組成的邏輯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。這個過程一方面是在保證系統(tǒng)邏輯功能的情況下進行高級設(shè)計語言到邏輯網(wǎng)表的轉(zhuǎn)換，另一方面是根據(jù)約束條件對邏輯網(wǎng)表進行時序和面積的優(yōu)化。設(shè)計綜合和行為仿真-行為綜合行為級綜合可以自動將系統(tǒng)直接從行為級描述綜合為寄存器傳輸級描述。行為級綜合的輸入為系統(tǒng)的行為級描述，輸出為寄存器傳輸級描述的數(shù)據(jù)通路。行為級綜合工具可以讓設(shè)計者從更加接近系統(tǒng)概念模型的角度來設(shè)計系統(tǒng)。同時，行為級綜合工具能讓設(shè)計者對于最終設(shè)計電路的面積、性能、功耗以及可測性進行很方便地優(yōu)化。行為級綜合所需要完成的任務(wù)從廣義上來說可以分為分配、調(diào)度以及綁定。設(shè)計綜合和行為仿

3、真-行為綜合分配包括決定系統(tǒng)實現(xiàn)所需要的各個功能組件的個數(shù)以及種類。這些組件以及資源來自采用寄存器傳輸級描述的元件庫，包括諸如運算邏輯單元、加法器、乘法器和多路復用器等。分配同時也決定了系統(tǒng)中總線的數(shù)量、寬度、以及類型。設(shè)計綜合和行為仿真-行為綜合調(diào)度為行為級描述中的每個操作指派時間間隙，這也成為控制執(zhí)行步驟。數(shù)據(jù)流從一級寄存器流向下一級寄存器并按調(diào)度所指定的執(zhí)行步驟在功能單元上執(zhí)行。每一個執(zhí)行步驟的時間長度通常為一個時鐘周期，并且在這一個執(zhí)行步驟中的操作被綁定到特定寄存器傳輸級描述的組件上。上述這些操作都完成后，系統(tǒng)所完成的功能被分配到各個功能單元模塊，變

4、量被存儲在各個存儲單元，并且不同功能單元之間的互連關(guān)系也建立起來了。在實際的PLD設(shè)計流程中，邏輯綜合將使用硬件邏輯描述語言如Verilog、VHDL等描述的寄存器傳輸級（RTL）描述，轉(zhuǎn)換成使用邏輯單元庫中基本邏輯單元描述的門級網(wǎng)表電路。設(shè)計綜合和行為仿真-XST綜合工具概述當所有的設(shè)計完成，并且進行完語法檢查后，就可以使用Xilinx的XST工具或Synplify工具進行綜合了，綜合工具使用HDL代碼，然后生成支持的網(wǎng)表格式EDIF或NGC，然后Xilinx的實現(xiàn)工具將使用這些網(wǎng)表文件完成隨后的處理過程。在ISE的主界面的處理子窗口的synthesis的

5、工具可以完成下面的任務(wù)：查看綜合報告(viewSynthesisReport)查看RTL原理圖（ViewRTLschematic）查看技術(shù)原理圖（ViewTechnologySchematic）檢查語法（CheckSyntax）產(chǎn)生綜合后仿真模型（GeneratePost-SynthesisSimulationModel）。設(shè)計綜合和行為仿真-XST綜合工具概述綜合工具在對設(shè)計的綜合過程中，主要執(zhí)行以下三個步驟：1)語法檢查過程，檢查設(shè)計文件語法是否有錯誤；2)編譯過程，翻譯和優(yōu)化HDL代碼，將其轉(zhuǎn)換為綜合工具可以識別的元件序列；3)映射過程，將這些可識別的

6、元件序列轉(zhuǎn)換為可識別的目標技術(shù)的基本元件；設(shè)計綜合和行為仿真-綜合選項的設(shè)置和綜合綜合選項能夠使設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計的要求進行設(shè)置來影響綜合行為。一種最常使用的綜合選項是選擇基于面積或者速度，來實現(xiàn)綜合優(yōu)化目標。其它選項包括控制觸發(fā)器輸出的最大扇出以及所希望的設(shè)計頻率等。設(shè)計綜合和行為仿真-綜合選項的設(shè)置和綜合根據(jù)下面的步驟進入綜合選項設(shè)置：1.在源文件（Source）視圖中選擇stopwatch.vhd文件2.在處理(Process)視圖中，用鼠標右擊“Synthesis”（綜合）選項，在出現(xiàn)的菜單中選擇“Properties”(屬性)。3.如圖8.1所示，確

7、保在屬性設(shè)置窗口下的“Propertydisplaylevel”的選項設(shè)置為“Advanced”，這允許設(shè)計者可以看到所有可用的綜合屬性設(shè)置；4.在圖8.1的界面左側(cè)選擇“SynthesisOption”標簽選項，將“NetlistHierarchy”屬性設(shè)置為“Rebuild”，點擊“OK”按鈕。設(shè)計綜合和行為仿真-綜合選項的設(shè)置和綜合圖8.1綜合屬性設(shè)置窗口設(shè)計綜合和行為仿真-綜合選項的設(shè)置和綜合準備對設(shè)計進行綜合，然后生成網(wǎng)表（Netlist）文件，下面給出綜合的步驟；1.選擇stopwatch.vhd2.在“Process”（處理）子窗口中，雙擊“S

8、ynthesis”，開始對設(shè)計進行綜合。設(shè)計綜合和行