FPGA基础知识培训.ppt

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1、北京青翼凌云科技有限公司研发部,FPGA基础培训教程,为您提供智能嵌入式系统解决方案,主要内容,FPGA设计基础理论知识介绍 FPGA硬件设计 FPGA软件设计 Xilinx FPGA器件概述 Xilinx FPGA开发流程,2006,数字系统理论基础,2006,数字系统理论基础,图 基本的D-Latch,图 基本的D-Flip-Flop,两者的优点与缺点？,2006,几种典型的数字系统,2006,几种典型的数字系统,几种典型数字系统之间,FPGA与CPLD的区别与联系以及应用场景？FPGA与ASIC的区别与联系以及应用场景？ASIC与ASSP的区别与联系以及应用场景？ASIC与ASSP未来的

2、发展方向？异构多处理系统的优势何在？可编程器件与DSP（MPU）的区别？可编程器件与ARM（MCU）的区别？可编程器件与GPU的区别？,2006,硬件描述语言,专业术语,IP（Intellectual Property）核 即知识产权，是一段具有特定电路功能的硬件描述语言程序 软核（Soft Core）用HDL语言建立的数字系统模型 固核（Firm Core）用HDL建模和综合后生成的网表 硬核（Hard Core）对功率、体积和性能进行了优化，并映射至特定的工艺。具体实例包括已完成布局布线的网表，以特定工艺库或全定制物理布图，或两者之组合。网表（netlist）是一个电路的雏形、电路之间硬件

3、的连接形式 综合 就是在所给的标准单元库和设计约束的前提下，将对电路的HDL高级语言描述，转化成优化过的门级网表的处理过程,2006,硬件描述语言Verilog的抽象,Verilog 的抽象,系统级(system)用高级语言对电路模块的外部性能进行设计和描述算法级(algorithmic)用高级语言结构设计算法RTL级(Register Transfer Level)描述数据在寄存器之间流动和如何处理这些数据门级(gate-level)描述逻辑门以及逻辑门之间的连接开关级(switch-level)描述器件中三极管和储存节点以及它们之间连接,2006,现代FPGA设计流程,2006,FPGA硬

4、件设计方法,通用系统 平台,芯片选型 功能、性能、接口、资源评估 接口预验证 高速接口、存储器接口 原理设计 电源设计、时钟设计、复位设计、接口设计、加载 硬件调试 在线调试,2006,FPGA硬件设计方法,通用系统 平台,2006,FPGA软件设计方法,通用系统 平台,设计方法的种类 原理图设计方法、硬件描述语言设计方法 设计思想 自顶向下、模块化设计 设计流程 需求分析、模块划分、设计输入、综合优化、时序收敛 设计技巧 模块复用、面积与速度的互换、流水线、乒乓操作,软件设计的几大难点,异步跨时钟域的处理 异步设计与亚稳态 高速设计中的时序收敛 大规模逻辑设计的总体架构 大规模逻辑设计中的模

5、块划分 大规模逻辑设计中的接口互联 大规模逻辑设计中的资源优化 大规模逻辑设计中的执行效率,FPGA软件设计方法,FPGA设计的时序分析,软件设计的几大难点,异步跨时钟域的处理 异步设计与亚稳态 高速设计中的时序收敛 大规模逻辑设计的总体架构 大规模逻辑设计中的模块划分 大规模逻辑设计中的接口互联 大规模逻辑设计中的资源优化 大规模逻辑设计中的执行效率,FPGA软件设计方法,FPGA设计的时序分析,FPGA设计的接口互联,产生原因,FPGA软件设计之时序分析,静态时序,影响程度,动态时序,周期约束,时序约束,边沿约束,延时约束,时序分析 关键词：建立时间 保持时间,设计必要性,FPGA软件设计

6、方法 时序收敛,产生原因,影响程度,设计必要性,解决问题：板级互联,FPGA软件设计之接口互联,板级接口,拓扑结构：星型、树型、网型、交换型,Chip级接口,接口协议：PLB、Wishbone、AXI,模块接口,解决问题：模块间互联,拓扑结构：交换型、点对点型,接口互联 关键词：PLB总线 wishbone总线 AXI总线,接口类型：PCI/PCIE、Ethernet等,FPGA软件设计方法 接口互联,解决问题：芯片级互联,拓扑结构：主从型、点对点型,接口类型：SRIO、LVDS、bus型,Xilinx器件概述FPGA,28nm工艺节点,45nm工艺节点,65nm工艺节点,Spartan-3,

7、Virtex-2,Virtex-4,Virtex-5,Spartan-6,Virtex-6,7系列,16nm工艺节点,90nm工艺节点,军品级,军品级,2006,Xilinx器件概述FPGA,Xilinx 的65纳米工艺节点Virtex-5系列FPGA,Virtex-5 LX系列：高性能通用逻辑系列 Virtex-5 LXT系列：具有高速串行连接功能高性能逻辑 Virtex-5 SXT系列：具有高速串行连接功能高性能信号处理应用 Virtex-5 FXT系列：具有高速串行连接功能高性能嵌入式系统应用,2006,Xilinx器件概述FPGA,通用系统 平台,Xilinx 的45纳米及其以下工艺节

8、点FPGA,2006,Xilinx器件概述FPGA,通用系统 平台,Xilinx 的45纳米及其以下工艺节点FPGA,常用型号：LX45/75T,常用型号：325T,常用型号：690T,2006,Xilinx器件概述SOC,通用系统 平台,Xilinx 的ZYNQ MPSoC可以实现异构多处理，具有更高的集成性、可靠性、保密性和智能性,2006,Xilinx器件概述SOC,通用系统 平台,Xilinx 的ZYNQ MPSoC可以实现异构多处理，具有更高的集成性、可靠性、保密性和智能性,常用型号：7Z045,2006,Xilinx FPGA开发流程与工具,关键词：仿真（Modelsim/ISM）

9、、开发（ISE）、调试（Chipscope）,综合、实现、布局布线,功能仿真：测试激励、可综合HDL,前仿真（功能仿真）,静态时序分析（STA）,在线调试（Chipscope）,固化配置文件,调试：cdc、icon/ila/vio,2006,Xilinx FPGA开发流程与工具 modelsim,信号窗口,波形窗口,2006,Xilinx FPGA开发流程与工具ISE14.7,2006,Xilinx FPGA开发流程与工具 chipscope,波形窗口,2006,总结,并行执行的编程思想，区别于顺序执行,软硬件结合的思维方式，区别于软件编程,时序收敛的基本条件,模块化的设计思想，可复用性,稳健性的终极目标,FPGA设计经验分享：,为您提供智能嵌入式系统解决方案,THANK YOU！,