EDA技术实用教程第5版第12章课件

1、EDA技术实用教程 任课教师：韦艳霞第1页，共21页。EDA技术实用教程本课程安排： 学时：56学时（课堂教学48学时，上机实验8学时）课堂教学内容：第一章概述第二章EDA设计流程及工具第三章VHDL设计初步第四章VHDL设计进阶教学目的： 了解一类器件，掌握一门设计语言，熟悉一种设计工具。第2页，共21页。第一章概述1.1EDA技术及其发展1.2硬件描述语言HDL1.3EDA设计方法1.4EDA发展趋势第3页，共21页。1.1EDA技术及其发展什么是EDA？EDA（Electronic Design Automation）是电子设计自动化的缩写。它是一种实现电子系统或电子产品自动化设计的技术

2、。具体来说，EDA技术就是依赖功能强大的计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDL（Hardware Description Language）为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、简化、分割、综合、优化和仿真测试，直至下载到可编程逻辑器件CPLD/FPGA或专用集成电路ASIC芯片中，实现既定的电子电路设计功能。第4页，共21页。1.1EDA技术及其发展EDA的发展:三个阶段特点应用第一阶段：以CAD为代表利用计算机取代手工，辅助进行20世纪70年代集成电路工艺：MOS集成电路版图编辑、PCB布局布线CAD阶段可编程逻辑器：问世CAD初见雏形第二阶段：以CAE为代

3、表利用计算机作为单点设计工具，20世纪80年代集成电路工艺：COMS并建立各种设计单元库，将多个单CAE阶段可编程逻辑器:商用点集成在一块，大大提高了工作效率CAD、CAE广泛应用出现了FPGA第三阶段：EDA形成各公司推出兼容的硬件实现方案20世纪90年代集成电路工艺：超深亚微米和支持标准硬件描述语言的EDA工具EDA阶段可编程逻辑器：大规模软件第5页，共21页。1.1EDA技术及其发展EDA的最终目标：设计和实现专用集成电路ASIC，即利用计算机完成电路设计的全自动化。实现途径：超大规模可编程逻辑器件：FPGA、CPLD（又可编程ASIC）；半定制/全定制ASIC (ASIC/掩膜ASIC

4、)混合ASIC：既面向用户的FPGA可编程功能和逻辑资源，又包含可方便调用的硬件标准单元模块。第6页，共21页。1.2硬件描述语言HDL常用语言：VHDLVerilog HDLAHDLSystem Verilog/System C第7页，共21页。常用语言VHDLVHDL: Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language1983年由美国国防部（DoD）创建,1985年正式推出，1987年发布标准标准：IEEE-1076-1987 IEEE-1076-1993 IEEE-1076-2002 特点: 1)具有强大的功

5、能，覆盖面广、描述能力强2)有良好的可读性3）有良好的可移植性4）可延长设计的生命周期5）有利于保护知识产权6）支持对大规模设计的分解和已有设计的再利用第8页，共21页。常用语言Verilog HDL Verilog HDL是由C语言发展而来的HDL1983年推出，设计资源较VHDL丰富，最大优点是与工艺无关标准: IEEE 1064-1995 IEEE 1064-2005第9页，共21页。常用语言AHDL AHDL是Alter公司根据自己公司生产的MAX器件和FLEX系列器件的特点专门的一套完整的硬件描述语言。是一种模块化语言，完全集成于MAX+plus的软件开发系统中。语句和元素种类齐全、

6、功能强大，且易于应用。特别适合于描述复杂的组合电路、组运算及状态机、真值表和参数化的逻辑。第10页，共21页。1.3EDA设计方法按功能和实现的先后顺序： 正向设计(Forward）：就是由设计者提出一个功能要求，然后通过综合得到最终的器件实现 反向设计(Backward)：就是对已有的器件实现通过分析得到它的结构和功能按整体和局部的先后顺序划分: 自底向上（Bottom-up）：首先选择具体的逻辑单元，进行逻辑电路设计，得到系统需要的独立功能模块，然后把这些模块连接起来，组装成整个系统自顶向下（Top-down）：首先从整体上规划整个系统的功能和性能，然后系统进行划分，分解为规模较小、功能较

7、为简单的局部模块，并确立它们之间的联系，直至物理实现第11页，共21页。传统的设计方法自下而上（Bottom-up)的设计方法，是以固定功能元件为基础，基于电路板的设计方法。在传统的设计方法中，手工设计占了很大的比例。手工设计一般先按电子系统的具体功能要求进行功能划分，然后对每个子模块画出真值表，用卡诺图进行手工逻辑简化，写出布尔表达式，画出相应的逻辑线路图，再据此选择元器件，设计电路板，最后进行实测与调试。缺点：1.复杂电路的设计、查错和修改很困难。2.设计过程中产生大量文档，不易管理3.设计依赖于现有的通用元器件。4.设计实现过程与具体生产工艺相关，可移植性差5.设计后期的仿真不易实现和调

8、试复杂。6.设计实现周期长，灵活性差，耗时耗力，效率低下第12页，共21页。EDA方法自上而下（Top-Down)的设计方法。其方案验证与设计、系统逻辑综合、布局布线、性能仿真、器件编程等均由 EDA工具一体化完成。自上而下（Top - Down)的设计方法可将数字系统的整体逐步分解为各个子系统和模块，若子系统规模较大，则还需将子系统进一步分解为更小的子系统和模快，层层分解，直至整个系统中各个子系统关系合理，并便于逻辑电路级的设计和实现为止。 自上而下设计中可逐层描述，逐层仿真，保证满足系统指标EDA技术极大地降低硬件电路设计难度，提高设计效率，是电子系统设计方法的质的飞跃。第13页，共21页

9、。自顶向下设计流程(1)设计说明书(2)建立VHDL行为模型(3)VHDL行为仿真(5)前端功能仿真(6)逻辑综合(7)测试向量生成(9)结构综合(10)门级时序仿真(11)硬件测试(12)设计完成(8)功能仿真(4)VHDL-RTL建模第14页，共21页。传统集成电路设计现代集成电路设计设计方法自底向上自顶向下设计方式电路原理图硬件描述语言系统构成通用元器件ASIC电路仿真调试设计后期进行设计前期进行EDA与传统电子设计方法的比较第15页，共21页。第二章EDA设计流程及工具2.1EDA设计流程第16页，共21页。2.1EDA设计流程EDA设计流程包括设计准备、设计输入、设计处理和器件编程四

10、个步骤。设计准备设计处理优化、综合适配、分割布局、布线器件编程设计完成器件测试时序仿真功能仿真设计输入原理图硬件描述语言波形图第17页，共21页。设计输入图形输入方式/原理图输入：包括原理图输入 、状态图输入和波形输入三种方式文本输入方式：使用某种硬件描述语言的编写的电路设计文本，进行编辑输入综合 综合就是将电路的高级语言，转换成低级的，可与FPGA/CPLD的基本结构相映射的网表文件或程序。适配 就是将由综合器产生的网表文件配置于指定的目标器件中，使之产生最终的下载文件。第18页，共21页。仿真 仿真是在编程下载前利用EDA工具对适配生成的结果进行模拟测试。即让计算机根据一定的算法和一定的仿

11、真库对EDA设计进行模拟，以验证设计排除错误。有两种不同级别的仿真测试： 1）时序仿真：接近真实器件运行特性的仿真，仿真文件中已包含器件硬件特性参数，仿真精度高。 2）功能仿真：直接对逻辑功能进行测试模拟，以了解其实现功能是否满足原设计的要求，仿真过程不涉及具体器件的硬件特性。 第19页，共21页。编程下载 把适配后生成的下载或配置文件，通过编程器或编程电缆向FPGA或CPLD下载，进行硬件调试和验证。对CPLD的下载称为编程。对FPGA中的SRAM进行直接下载的方式称为配置。硬件测试 将含有载入了设计的FPGA或CPLD的硬件系统进行统一测试，以便最终验证设计项目在目标系统上的实际工作情况。

12、第20页，共21页。11醉翁亭记 1反复朗读并背诵课文，培养文言语感。2结合注释疏通文义，了解文本内容，掌握文本写作思路。3把握文章的艺术特色，理解虚词在文中的作用。4体会作者的思想感情，理解作者的政治理想。一、导入新课范仲淹因参与改革被贬，于庆历六年写下岳阳楼记，寄托自己“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”的政治理想。实际上，这次改革，受到贬谪的除了范仲淹和滕子京之外，还有范仲淹改革的另一位支持者北宋大文学家、史学家欧阳修。他于庆历五年被贬谪到滁州，也就是今天的安徽省滁州市。也是在此期间，欧阳修在滁州留下了不逊于岳阳楼记的千古名篇醉翁亭记。接下来就让我们一起来学习这篇课文吧！【教学提示】结合前

13、文教学，有利于学生把握本文写作背景，进而加深学生对作品含义的理解。二、教学新课目标导学一：认识作者，了解作品背景作者简介：欧阳修(10071072)，字永叔，自号醉翁，晚年又号“六一居士”。吉州永丰(今属江西)人，因吉州原属庐陵郡，因此他又以“庐陵欧阳修”自居。谥号文忠，世称欧阳文忠公。北宋政治家、文学家、史学家，与韩愈、柳宗元、王安石、苏洵、苏轼、苏辙、曾巩合称“唐宋八大家”。后人又将其与韩愈、柳宗元和苏轼合称“千古文章四大家”。关于“醉翁”与“六一居士”：初谪滁山，自号醉翁。既老而衰且病，将退休于颍水之上，则又更号六一居士。客有问曰：“六一何谓也？”居士曰：“吾家藏书一万卷，集录三代以来金

14、石遗文一千卷，有琴一张，有棋一局，而常置酒一壶。”客曰：“是为五一尔，奈何？”居士曰：“以吾一翁，老于此五物之间，岂不为六一乎？”写作背景：宋仁宗庆历五年(1045年)，参知政事范仲淹等人遭谗离职，欧阳修上书替他们分辩，被贬到滁州做了两年知州。到任以后，他内心抑郁，但还能发挥“宽简而不扰”的作风，取得了某些政绩。醉翁亭记就是在这个时期写就的。目标导学二：朗读文章，通文顺字1初读文章，结合工具书梳理文章字词。2朗读文章，划分文章节奏，标出节奏划分有疑难的语句。节奏划分示例环滁/皆山也。其/西南诸峰，林壑/尤美，望之/蔚然而深秀者，琅琊也。山行/六七里，渐闻/水声潺潺，而泻出于/两峰之间者，酿泉也

15、。峰回/路转，有亭/翼然临于泉上者，醉翁亭也。作亭者/谁？山之僧/曰/智仙也。名之者/谁？太守/自谓也。太守与客来饮/于此，饮少/辄醉，而/年又最高，故/自号曰/醉翁也。醉翁之意/不在酒，在乎/山水之间也。山水之乐，得之心/而寓之酒也。节奏划分思考“山行/六七里”为什么不能划分为“山/行六七里”？明确：“山行”意指“沿着山路走”，“山行”是个状中短语，不能将其割裂。“望之/蔚然而深秀者”为什么不能划分为“望之蔚然/而深秀者”？明确：“蔚然而深秀”是两个并列的词，不宜割裂，“望之”是总起词语，故应从其后断句。【教学提示】引导学生在反复朗读的过程中划分朗读节奏，在划分节奏的过程中感知文意。对于部分

16、结构复杂的句子，教师可做适当的讲解引导。目标导学三：结合注释，翻译训练1学生结合课下注释和工具书自行疏通文义，并画出不解之处。【教学提示】节奏划分与明确文意相辅相成，若能以节奏划分引导学生明确文意最好；若学生理解有限，亦可在解读文意后把握节奏划分。2以四人小组为单位，组内互助解疑，并尝试用“直译”与“意译”两种方法译读文章。3教师选择疑难句或值得翻译的句子，请学生用两种翻译方法进行翻译。翻译示例：若夫日出而林霏开，云归而岩穴暝，晦明变化者，山间之朝暮也。野芳发而幽香，佳木秀而繁阴，风霜高洁，水落而石出者，山间之四时也。直译法：那太阳一出来，树林里的雾气散开，云雾聚拢，山谷就显得昏暗了，朝则自暗

17、而明，暮则自明而暗，或暗或明，变化不一，这是山间早晚的景色。野花开放，有一股清幽的香味，好的树木枝叶繁茂，形成浓郁的绿荫。天高气爽，霜色洁白，泉水浅了，石底露出水面，这是山中四季的景色。意译法：太阳升起，山林里雾气开始消散，烟云聚拢，山谷又开始显得昏暗，清晨自暗而明，薄暮又自明而暗，如此暗明变化的，就是山中的朝暮。春天野花绽开并散发出阵阵幽香，夏日佳树繁茂并形成一片浓荫，秋天风高气爽，霜色洁白，冬日水枯而石底上露，如此，就是山中的四季。【教学提示】翻译有直译与意译两种方式，直译锻炼学生用语的准确性，但可能会降低译文的美感；意译可加强译文的美感，培养学生的翻译兴趣，但可能会降低译文的准确性。因此

18、，需两种翻译方式都做必要引导。全文直译内容见我的积累本。目标导学四：解读文段，把握文本内容1赏析第一段，说说本文是如何引出“醉翁亭”的位置的，作者在此运用了怎样的艺术手法。明确：首先以“环滁皆山也”五字领起，将滁州的地理环境一笔勾出，点出醉翁亭坐落在群山之中，并纵观滁州全貌，鸟瞰群山环抱之景。接着作者将“镜头”全景移向局部，先写“西南诸峰，林壑尤美”，醉翁亭坐落在有最美的林壑的西南诸峰之中，视野集中到最佳处。再写琅琊山“蔚然而深秀”，点山“秀”，照应上文的“美”。又写酿泉，其名字透出了泉与酒的关系，好泉酿好酒，好酒叫人醉。“醉翁亭”的名字便暗中透出，然后引出“醉翁亭”来。作者利用空间变幻的手法

19、，移步换景，由远及近，为我们描绘了一幅幅山水特写。2第二段主要写了什么？它和第一段有什么联系？明确：第二段利用时间推移，抓住朝暮及四季特点，描绘了对比鲜明的晦明变化图及四季风光图，写出了其中的“乐亦无穷”。第二段是第一段“山水之乐”的具体化。3第三段同样是写“乐”，但却是写的游人之乐，作者是如何写游人之乐的？明确：“滁人游”，前呼后应，扶老携幼，自由自在，热闹非凡；“太守宴”，溪深鱼肥，泉香酒洌，美味佳肴，应有尽有；“众宾欢”，投壶下棋，觥筹交错，说说笑笑，无拘无束。如此勾画了游人之乐。4作者为什么要在第三段写游人之乐？明确：写滁人之游，描绘出一幅太平祥和的百姓游乐图。游乐场景映在太守的眼里，

20、便多了一层政治清明的意味。太守在游人之乐中酒酣而醉，此醉是为山水之乐而醉，更是为能与百姓同乐而醉。体现太守与百姓关系融洽，“政通人和”才能有这样的乐。5第四段主要写了什么？明确：写宴会散、众人归的情景。目标导学五：深入解读，把握作者思想感情思考探究：作者以一个“乐”字贯穿全篇，却有两个句子别出深意，不单单是在写乐，而是另有所指，表达出另外一种情绪，请你找出这两个句子，说说这种情绪是什么。明确：醉翁之意不在酒，在乎山水之间也。醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。这种情绪是作者遭贬谪后的抑郁，作者并未在文中袒露胸怀，只含蓄地说：“醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。”此句与醉翁亭的名称、“醉翁之意不在酒，在乎山水之间也”前后呼应，并与“滁人游”“太守宴”“众宾欢”“太守醉”连成一条抒情的线索，曲折地表达了作者内心复杂的思想感情。目标导学六：赏析文本，感受文本艺术特色1在把握作者复杂感情的基础上朗读文本。2反复朗读，请同学说说本文读来有哪些特点，为什么会有这些特点。(1)句法上大量运用骈偶句，并夹有散句，既整齐又富有变化，使文章越发显得音调铿锵，形成一种骈散结合的独特风格。如“野芳发而幽香，佳木秀而繁阴”“朝而往，暮而归，四时之景不同，而乐亦无穷也”。(2)文章多用判断句，层次极其分明，抒情淋漓尽致，“也”“而”的反复运