IP在EDA技术的应用和发展中的意义(2)

IP在EDA技术的应用和发展中的意义

3.4系统框架结构

EDA系统框架结构(Framework)是一套配置和使用EDA软件包的规范，目前主要的EDA 系统都建立了框架结构，如Cadence公司的Design Framework，Mentor公司的Falcon Framework等，这些框架结构都遵守国际CFI组织(CAD Framework Initiative)制定的统一技术 标准。Framework能将来自不同EDA厂商的工具软件进行优化组合，集成在一个易于管理的统一的 环境之下，而且还支持任务之间、设计师之间在整个产品开发过程中实现信息的传输与共享，这是 并行工程和Top-Down设计方法的实现基础。

4、EDA技术的基本设计方法

EDA技术的每一次进步,都引起了设计层次上的一个飞跃。

物理级设计主要指IC版图设计，一般由半导体厂家完成，对电子工程师并没有太大的 意义，因此本文重点介绍电路级设计和系统级设计。

4.1电路级设计

电子工程师接受系统设计任务后，首先确定设计方案，同时要选择能实现该方案的合适 元器件，然后根据具体的元器件设计电路原理图。接着进行第一次仿真，包括数字电路的逻辑模 拟、故障分析、模拟电路的交直流分析、瞬态分析。系统在进行仿真时，必须要有元件模型库的支 持，计算机上模拟的输入输出波形代替了实际电路调试中的信号源和示波器。这一次仿真主要是检 验设计方案在功能方面的正确性。

仿真通过后，根据原理图产生的电气连接网络表进行PCB板的.自动布局布线。在制作 PCB板之前还可以进行后分析，包括热分析、噪声及窜扰分析、电磁兼容分析、可靠性分析等，并 且可以将分析后的结果参数反标回电路图，进行第二次仿真，也称为后仿真，这一次仿真主要是检 验PCB板在实际工作环境中的可行性。

由此可见，电路级的EDA技术使电子工程师在实际的电子系统产生之前，就可以全面地 了解系统的功能特性和物理特性，从而将开发过程中出现的缺陷消灭在设计阶段，不仅缩短了开发 时间，也降低了开发成本。

4.2系统级设计

进入90年代以来，电子信息类产品的开发出现了两个明显的特点：一是产品的复杂程 度加深，二是产品的上市时限紧迫。然而电路级设计本质上是基于门级描述的单层次设计，设计的所有工作(包括设计输入，仿真和分析，设计修改等)都是在基本逻辑门这一层次上进行的，显然 这种设计方法不能适应新的形势，为此引入了一种高层次的电子设计方法，也称为系统级的设计方法。

高层次设计是一种"概念驱动式"设计，设计人员无须通过门级原理图描述电路，而是 针对设计目标进行功能描述，由于摆脱了电路细节的束缚，设计人员可以把精力集中于创造性的概念构思与方案上，一旦这些概念构思以高层次描述的形式输入计算机后，EDA系统就能以规则驱动 的方式自动完成整个设计。这样，新的概念得以迅速有效的成为产品，大大缩短了产品的研制周期。不仅如此，高层次设计只是定义系统的行为特性，可以不涉及实现工艺，在厂家综合库的支持 下，利用综合优化工具可以将高层次描述转换成针对某种工艺优化的网表，工艺转化变得轻松容易。

高层次设计步骤如下：

第一步：按照"自顶向下"的设计方法进行系统划分。

第二步：输入VHDL代码，这是高层次设计中最为普遍的输入方式。此外，还可以采用图形输入 方式(框图，状态图等)，这种输入方式具有直观、容易理解的优点。

第三步：将以上的设计输入编译成标准的VHDL文件。对于大型设计，还要进行代码级的功能仿 真，主要是检验系统功能设计的正确性，因为对于大型设计，综合、适配要花费数小时，在综合前 对源代码仿真，就可以大大减少设计重复的次数和时间，一般情况下，可略去这一仿真步骤。

第四步：利用综合器对VHDL源代码进行综合优化处理，生成门级描述的网表文件,这是将高层次 描述转化为硬件电路的关键步骤。

综合优化是针对ASIC芯片供应商的某一产品系列进行的，所以综合的过程要在相应的 厂家综合库支持下才能完成。综合后，可利用产生的网表文件进行适配前的时序仿真，仿真过程不 涉及具体器件的硬件特性，较为粗略。一般设计，这一仿真步骤也可略去。

第五步：利用适配器将综合后的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射 *** 作，包括底 层器件配置、逻辑分割、逻辑优化和布局布线。适配完成后，产生多项设计结果：①适配报告，包 括芯片内部资源利用情况，设计的布尔方程描述情况等②适配后的仿真模型③器件编程文件。 根据适配后的仿真模型，可以进行适配后的时序仿真，因为已经得到器件的实际硬件特性(如时延 特性)，所以仿真结果能比较精确地预期未来芯片的实际性能。如果仿真结果达不到设计要求，就 需要修改VHDL源代码或选择不同速度品质的器件，直至满足设计要求。

第六步：将适配器产生的器件编程文件通过编程器或下载电缆载入到目标芯片FPGA或CPLD中。 如果是大批量产品开发，通过更换相应的厂家综合库，可以很容易转由ASIC形式实现。

5、结束语

EDA技术是电子设计领域的一场革命，目前正处于高速发展阶段，每年都有新的EDA工 具问世，我国EDA技术的应用水平长期落后于发达国家，因此，广大电子工程人员应该尽早掌握这 一先进技术，这不仅是提高设计效率的需要，更是我国电子工业在世界市场上生存、竟争与发展的 需要。

IP的含义是Intellectual property，也就是知识产权。顾名思义就是别人做好的模块，可以在设计中直接使用。IP核分为硬核，软核，有些分类方法中还包含固核。所谓硬核就是已经完成布局布线的模块，使用时连接外部引脚即可，比如有些Soc或者FPGA中集成了这样的硬核。软核一般以网表的形式给出，使用时需要自己布局布线用于设计，当然也可能直接以源代码的形式给出，这样还需要自己综合。大名鼎鼎的ARM处理器就是由ARM公司设计，将IP核交付半导体厂商设计制作芯片的。

说到IP核的重要性，其实就是方便了设计的重用性，使得一些优秀的通用模块可以被反复利用，大大节约了设计成本和开发时间。同时出现了专门设计IP核的公司，好的IP核往往价值昂贵，从而使芯片设计产业进一步细分，提高了设计质量。

推荐你个网站，Opencores，上面有许多免费的IP核供下载使用。

EDA技术是一个很大的范畴，而IP的产生可以简化EDA设计的复杂度。IP就是将某些功能固化，而当EDA设计也需要这些功能的时候，就可以直接将植入了此功能的IP拿过来直接用，而不用再重新设计。这是根据个人理解比较通俗的说法，但更容易理解。

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