数字集成电路的设计过程(Top-down)
系统设计:芯片的功能、尺寸、外部接口、
性能、速度、成本等;
功能设计:系统功能块分割、功能框图
信号流程图、状态转换图等
逻辑设计:各功能块的逻辑表达、逻辑电路图等
功能仿真:不考虑电路连线延时,
检查设计的逻辑关系是否成立;
若采用 ASIC,则进行以下步骤:
电路设计:具体器件及互连线设计,电路图设计等
版图设计:将电路对应成为几何图形,做出版图网表
(netlist) ;
时序仿真:考虑器件及连线延时,
检查电路时序关系是否正确;
芯片流片:通过半导体工艺流程制作所设计的芯片
封装测试
若采用 PLD 器件,则进行以下步骤:
电路综合:得到门级网表
电路下载:将所设计电路写入所选定的 PLD 器件中
数字集成电路的设计工具简介
HDL 仿真工具:Modelsim
仿真工具用于对 HDL 程序进行仿真,采用软件运算形式对电
路功能进行验证;只检查电路逻辑功能是否正确,通常与电
路具体实现无关,也不包含时间延迟信息;
全面支持 IEEE 常见的各种硬件描述语言标准;
支持语言中的各种抽象行为描述。
使用方法(Modelsim SE 5.5e)例:全加器的仿真
点击图标,打开程序;
建立或打开项目(Project) ;
为项目命名;
为项目添加文件;
选择添加的 HDL 文件:文本文件;
对文件进行编辑修改;
对文件进行编译;
vsim fa:装载设计项目;
view wave*:打开波形窗口;
view signals*:打开信号窗口;
add wave /*:将信号端口添加到波形窗口中;
force -repeat 20 ns a 0 0 ns, 1 10 ns
force -repeat 40 ns b 0 0 ns, 1 20 ns
force -repeat 80 ns ci 0 0 ns, 1 40 ns
run 100 ns
执行后可以从波形窗口观察执行结果;
仿真完毕后,应执行 quit –sim 命令退出仿真;
对信号添加驱动也可以通过编制 testbench 文件来完成;
testbench 相当于一块电路板, 将 HDL 程序描述的电路块安装
在上面;该电路块与外界没有任何接口,其功能仅仅是对电
路块进行仿真测试,将各种驱动信号和输出信号在波形窗口
中表达出来; HDL 程序以元件例化的形式被 testbench 程序调
用;
操作步骤:
先分别将源程序和 testbench 程序添加到项目中;
先编辑编译源程序,再编辑编译 testbench 程序;
执行下列命令:
vsim mytestbench 装载已编译的 testbench 程序;
view wave* 打开波形窗口;
view signals* 打开信号窗口,显示所有的信号名称;
add wave /* 将设计中的信号添加到波形窗口中;
直接在波形窗口中执行“run”命令进行仿真;