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FPGA验证简介

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GoldSunMonkey|  楼主 | 2012-12-5 22:17 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
验证,顾名思义就通过仿真、时序分析、上板调试等手段检验设计正确性过程,在FPGA/IC开发流程中,验证主要包括功能验证和时序验证两个部分。为了了解验证的重要性,我们先来回顾一下FPGA开发的整个流程。FPGA开发流程和IC的开发流程相似,主要分为以下几个部分:
1)设计输入,利用HDL输入工具、原理图输入工具或状态机输入工具等把所要设计的电路描述出来;
2)功能验证,也就是前仿真,利用Modelsim、VCS等仿真工具对设计进行仿真,检验设计的功能是否正确;常用的仿真工具有Model Tech公司的ModelSim,Synopsys公司的VCS,Cadence公司的NC-Verilog和NC-VHDL,Aldec公司的Active HDL VHDL/Verilog HDL等。仿真过程能及时发现设计中的错误,加快了设计进度,提高了设计的可靠性。
3)综合,综合优化是把HDL语言翻译成最基本的与或非门的连接关系(网表),并根据要求(约束条件)优化所生成的门级逻辑连接,输出edf和edn等文件,导给CPLD/FPGA厂家的软件进行实现和布局布线。常用的专业综合优化工具有Synplicity公司的synplify/Synplify Pro、Amplify等综合工具,Synopsys公司的FPGA Compiler II综合工具(Synopsys公司将停止发展FPGA Express软件,而转到FPGA Compiler II平台),Exemplar Logic公司出品的LeonardoSpectrum等综合工具。另外FPGA/CPLD厂商的集成开发环境也带有一些综合工具,如Xilinx ISE中的XST等。
4)布局布线,综合的结果只是通用的门级网表,只是一些门与或非的逻辑关系,与芯片实际的配置情况还有差距。此时应该使用FPGA/CPLD厂商提供的实现与布局布线工具,根据所选芯片的型号,进行芯片内部功能单元的实际连接与映射。这种实现与布局布线工具一般要选用所选器件的生产商开发的工具,因为只有生产者最了解器件内部的结构,如在ISE的集成环境中完成实现与布局布线的工具是Flow Engine。
5)时序验证,其目的是保证设计满足时序要求,即setup/hold time符合要求,以便数据能被正确的采样。时序验证的主要方法包括STA(Static Timing Analysis)和后仿真。在后仿真中将布局布线的时延反标到设计中去,使仿真既包含门延时,又包含线延时信息。这种后仿真是最准确的仿真,能较好地反映芯片的实际工作情况。仿真工具与综合前仿真工具相同。
6)生成并下载BIT或PROM文件,进行板级调试。
以上几个主要开发步骤当中,属于验证的有功能仿真和时序验证两个步骤,由于前仿真和后仿真涉及验证环境的建立,需要耗费大量的时间,而在STA中对时序报告进行分析也是一个非常复杂的事情,因此验证在整个设计流程中占用了大量的时间,在复杂的FPGA/IC设计中,验证所占的时间估计在60%~70%之间。相比较而言,FPGA设计流程的其他环节由于需要人为干预的东西比较少,例如综合、布局布线等流程,基本所有的工作都由工具完成,设置好工具的参数之后,结果很快就可以出来,因此所花的时间精力要比验证少的

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