《FPGA基础知识培训》

1、编辑ppt北京青翼凌云科技有限公司研发部北京青翼凌云科技有限公司研发部FPGAFPGA基础培训教程基础培训教程为您提供智能嵌入式系统解决方案编辑ppt主要内容u FPGA设计基础理论知识介绍u FPGA硬件设计u FPGA软件设计u Xilinx FPGA器件概述u Xilinx FPGA开发流程编辑ppt2006数字系统理论基础数字系统理论基础编辑ppt2006数字系统理论基础数字系统理论基础触发器（触发器（Flip-Flop）与锁存器）与锁存器(latch)图图 基本的基本的D-Latch图图 基本的基本的D-Flip-Flop两者的优点与缺点？两者的优点与缺点？编辑ppt2006几种典型

2、的数字系统几种典型的数字系统编辑ppt2006几种典型的数字系统几种典型的数字系统几几种种典典型型数数字字系系统统之之间间u FPGA与CPLD的区别与联系以及应用场景？u FPGA与ASIC的区别与联系以及应用场景？u ASIC与ASSP的区别与联系以及应用场景？u ASIC与ASSP未来的发展方向？u 异构多处理系统的优势何在？u 可编程器件与DSP（MPU）的区别？u 可编程器件与ARM（MCU）的区别？u 可编程器件与GPU的区别？编辑ppt2006硬件描述语言硬件描述语言专业术语专业术语u IP（Intellectual Property）核）核 即知识产权，是一段具有特定电路功能的

3、硬件描述语言程序即知识产权，是一段具有特定电路功能的硬件描述语言程序 u 软核（软核（Soft Core） 用用HDL语言建立的数字系统模型语言建立的数字系统模型u 固核（固核（Firm Core） 用用HDL建模和综合后生成的网表建模和综合后生成的网表u 硬核（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。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。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。 u 网表（网表（netlist） 是一个电路的雏

4、形、电路之间硬件的连接形式是一个电路的雏形、电路之间硬件的连接形式u 综合综合 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，高级语言描述，转化成优化过的门级网表的处理过程转化成优化过的门级网表的处理过程编辑ppt2006硬件描述语言硬件描述语言VerilogVerilog的抽象的抽象Verilog 的抽象的抽象n 系统级系统级(system) 用高级语言对电路模块的外部性能进行设计和描述用高级语言对电路模块的外部性能进行设计和描述n 算算法级法级(algorithmic) 用高级语言结构设计算法用高级语言结构设计算

5、法n RTL级级(Register Transfer Level) 描述数据在寄存器之间流动和如何处理这些数据描述数据在寄存器之间流动和如何处理这些数据n 门级门级(gate-level) 描述逻辑门以及逻辑门之间的连接描述逻辑门以及逻辑门之间的连接n 开关级开关级(switch-level) 描述器件中三极管和储存节点以及它们之间连接描述器件中三极管和储存节点以及它们之间连接编辑ppt2006现代现代FPGAFPGA设计流程设计流程编辑ppt2006FPGAFPGA硬件设计方法硬件设计方法通用系统 平台u 芯片选型芯片选型 功能、性能、接口、资源评估 u 接口预验证接口预验证 高速接口、存储

6、器接口u 原理设计原理设计 电源设计、时钟设计、复位设计、接口设计、加载u 硬件调试硬件调试 在线调试编辑ppt2006FPGAFPGA硬件设计方法硬件设计方法通用系统 平台编辑ppt2006FPGAFPGA软件设计方法软件设计方法通用系统 平台u 设计方法的种类设计方法的种类 原理图设计方法、硬件描述语言设计方法 u 设计思想设计思想 自顶向下、模块化设计u 设计流程设计流程 需求分析、模块划分、设计输入、综合优化、时序收敛u 设计技巧设计技巧 模块复用、面积与速度的互换、流水线、乒乓操作编辑ppt软软件件设设计计的的几几大大难难点点u 异步跨时钟域的处理u 异步设计与亚稳态u 高速设计中的

7、时序收敛u 大规模逻辑设计的总体架构u 大规模逻辑设计中的模块划分u 大规模逻辑设计中的接口互联u 大规模逻辑设计中的资源优化u 大规模逻辑设计中的执行效率FPGAFPGA软件设计方法软件设计方法FPGA设计的时序分析设计的时序分析编辑ppt软软件件设设计计的的几几大大难难点点u 异步跨时钟域的处理u 异步设计与亚稳态u 高速设计中的时序收敛u 大规模逻辑设计的总体架构u 大规模逻辑设计中的模块划分u 大规模逻辑设计中的接口互联u 大规模逻辑设计中的资源优化u 大规模逻辑设计中的执行效率FPGAFPGA软件设计方法软件设计方法FPGA设计的时序分析设计的时序分析FPGA设计的接口互联设计的接口

8、互联编辑ppt产生原因产生原因FPGA软件设计之软件设计之时序分析时序分析静态时序静态时序影响程度影响程度动态时序动态时序周期约束周期约束时序约束时序约束边沿约束边沿约束延时约束延时约束时序分析时序分析 关键词：建立时间关键词：建立时间 保持时间保持时间 设计必要性设计必要性FPGAFPGA软件设计方法软件设计方法 时序收敛时序收敛产生原因产生原因影响程度影响程度设计必要性设计必要性编辑ppt解决问题：板级互联解决问题：板级互联FPGA软件设计之软件设计之接口互联接口互联板级接口板级接口拓扑结构：星型、树型、网型、交换型拓扑结构：星型、树型、网型、交换型Chip级接口级接口接口协议：接口协议：

9、PLB、Wishbone、AXI模块接口模块接口解决问题：模块间互联解决问题：模块间互联拓扑结构：交换型、点对点型拓扑结构：交换型、点对点型接口互联接口互联 关键词：关键词：PLB总线总线 wishbone总线总线 AXI总线总线 接口类型：接口类型：PCI/PCIE、Ethernet等等FPGAFPGA软件设计方法软件设计方法 接口互联接口互联解决问题：芯片级互联解决问题：芯片级互联拓扑结构：主从型、点对点型拓扑结构：主从型、点对点型接口类型：接口类型：SRIO、LVDS、bus型型编辑pptXilinxXilinx器件概述器件概述FPGAFPGA28nm工艺节点45nm工艺节点65nm工艺

10、节点Spartan-3Spartan-3Virtex-2Virtex-2Virtex-4Virtex-4Virtex-5Virtex-5Spartan-6Spartan-6Virtex-6Virtex-67 7系列系列16nm工艺节点90nm工艺节点军品级军品级军品级军品级编辑ppt2006XilinxXilinx器件概述器件概述FPGAFPGAXilinx Xilinx 的的6565纳米工艺节点纳米工艺节点Virtex-5Virtex-5系列系列FPGAFPGAu Virtex-5 LX系列：高性能通用逻辑系列系列：高性能通用逻辑系列u Virtex-5 LXT系列：具有高速串行连接功能高性

11、能逻辑系列：具有高速串行连接功能高性能逻辑u Virtex-5 SXT系列：具有高速串行连接功能高性能信号处理应用系列：具有高速串行连接功能高性能信号处理应用u 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系列：具有高速串行连接功能高性能嵌入式系统应用编辑ppt2006XilinxXilinx器件概述器件概述FPGAFPGA通用系统 平台Xilinx Xilinx 的的4545纳米及其以下工艺节点纳米及其以下工艺节点FPGAFPGA编辑ppt2006XilinxXilinx器件概述器件概述FPGAFPGA通用系统 平台Xilinx Xilinx 的的4545纳米及其以

12、下工艺节点纳米及其以下工艺节点FPGAFPGA常用型号：常用型号：LX45/75T常用型号：常用型号：325T常用型号：常用型号：690T编辑ppt2006XilinxXilinx器件概述器件概述SOCSOC通用系统 平台Xilinx Xilinx 的的ZYNQ MPSoCZYNQ 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、保密性和智能性编辑ppt2006XilinxXilinx器件概述器件概述SOCSOC通用系统 平台Xilinx Xilinx 的的ZYNQ MPSoCZYNQ MPSoC可以实现异构多处理，具有更高的

13、集成性、可靠性、保密性和智能性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：常用型号：7Z045编辑ppt2006Xilinx FPGAXilinx FPGA开发流程与工具开发流程与工具关键词：仿真（关键词：仿真（Modelsim/ISMModelsim/ISM）、开发（）、开发（ISEISE）、调试（）、调试（ChipscopeChipscope） 综合、实现、布局布线综合、实现、布局布线功能仿真：测试激励、可综合功能仿真：测试激励、可综合HDLHDL前仿真（功能仿真）前仿真（功能仿真）静态时序分析（静态时序分析（STASTA）在线调试（在线调试（ChipscopeChipscope）固化配置文件固化配置文件调试：调试：cdccdc、icon/ila/vioicon/ila/vio编辑ppt2006Xilinx FPGAXilinx FPGA开发流程与工具开发流程与工具 modelsim modelsim信号窗口信号窗口波形窗口波形窗口编辑ppt源文件窗口源文件窗口处理子窗口处理子窗口脚本子窗口脚本子窗口工作区子窗口工作区子窗口2006Xilinx F