FPGA-PCB協(xié)同設(shè)計(jì)模塊

如今，FPGA 功能強(qiáng)大且管腳數(shù)目極大，可為工程師提供大量機(jī)會(huì)來提升特性和功能，同時(shí)還能降低產(chǎn)品成本。隨著復(fù)雜度增加，將這些器件集成到印刷電路板也成為了一項(xiàng)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。數(shù)百個(gè)邏輯信號(hào)需映射到器件的物理管腳輸出，同時(shí)還需保持設(shè)計(jì)的電氣完整性。FPGA 復(fù)雜度增加也需要高級(jí)合成技術(shù)，如此才能更快達(dá)到時(shí)序收斂，最大程度地減少設(shè)計(jì)變更的影響以及解決特定應(yīng)用要求。

通過使用可選的 FPGA-PCB 優(yōu)化技術(shù)，即將 HDL 合成和先進(jìn)的 FPGA-PCB I/O 優(yōu)化添加到 PADS Professional 中，便可應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。HDL 設(shè)計(jì)環(huán)境和 PCB 上物理實(shí)施之間的這一接口大大縮短了產(chǎn)品的上市時(shí)間，降低了制造成本。

直觀的邏輯合成環(huán)境包括先進(jìn)的優(yōu)化技術(shù)、屢獲殊榮的時(shí)序分析和先進(jìn)的推論技術(shù)，適用于與供應(yīng)商無關(guān)的設(shè)計(jì)中，可加快產(chǎn)品上市時(shí)間、消除設(shè)計(jì)缺陷以及提供極佳的結(jié)果質(zhì)量 (QoR)。

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FPGA I/O 可優(yōu)化管腳分配，從而提高布通率和信號(hào)完整性。

主要優(yōu)勢：
■ 通過采用并行流程縮短總設(shè)計(jì)時(shí)間
■ 通過消除 PCB 信號(hào)層降低 PCB制造成本
■ 消除由于 PCB 上的過期 FPGA符號(hào)所導(dǎo)致的 PCB 重新設(shè)計(jì)
■ 采用高速性能優(yōu)化
■ 消除與創(chuàng)建和維護(hù)用于 PCB 原理圖的 FPGA 符號(hào)相關(guān)的成本

FPGA I/O Optimization
流程集成
I/O 優(yōu)化與 PADS Professional 設(shè)計(jì)流程緊密集成，在項(xiàng)目的任何階段均可訪問。原理圖、PCB Layout 和FPGA 數(shù)據(jù)庫始終保持同步，以便用戶控制項(xiàng)目的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)流。另外，原理圖用戶可決定何時(shí)將 FPGA 數(shù)據(jù)（新數(shù)據(jù)或更新數(shù)據(jù)）傳輸?shù)?PCB 設(shè)計(jì)。

在 PCB 布局或布線開始前，I/O 優(yōu)化可使用 PADS 項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行疊層規(guī)劃以及優(yōu)化初始分配。用戶可將結(jié)果導(dǎo)出到 Layout，并在項(xiàng)目級(jí)別或企業(yè)庫級(jí)別管理 FPGA 元件。

信號(hào)和管腳分配
要手動(dòng)將數(shù)百個(gè) HDL 信號(hào)分配到 FPGA 管腳，同時(shí)仍嚴(yán)格遵守 FPGA 供應(yīng)商規(guī)則，這一過程難度可能很大。為簡化這一流程，PADS Professional 提供簡單易用的功能，以便進(jìn)行自動(dòng)分配、信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)督、簡單拖放分配、支持操作對象集以及動(dòng)態(tài)篩選?？傊淇珊喕盘?hào)管腳分配操作流程。每次管腳分配更改均通過 FPGA-PCB 流程管理，無論更改了哪些地方，均可保持一致。

自動(dòng)化元件和符號(hào)生成
由于 FPGA 器件自身的性質(zhì)，因此需要不同的符號(hào)生成流程方法。在項(xiàng)目生命周期內(nèi)，F(xiàn)PGA 邏輯通常要更改數(shù)次，而符號(hào)必須與這些更改保持一致。該高級(jí) PADS 模塊功能強(qiáng)大，不僅可讓您輕松、快捷且無誤地創(chuàng)建符號(hào)，而且仍可完全控制符號(hào)創(chuàng)建流程。相比于手動(dòng)符號(hào)創(chuàng)建，時(shí)間從數(shù)小時(shí)或數(shù)天降到了數(shù)分鐘。

疊層規(guī)劃
PCB 設(shè)計(jì)流程的一個(gè)重要階段是元器件布局及其在PCB 布局上的方向。您可在 PCB Layout 流程開始前或流程中進(jìn)行疊層規(guī)劃。如此一來，工程師和設(shè)計(jì)人員就具有明顯優(yōu)勢，可在項(xiàng)目的最初階段進(jìn)行FPGA 管腳分配更改、優(yōu)化元器件布局和方向、縮短飛線以及減少飛線交互。

FPGA 多實(shí)例和優(yōu)化
大多數(shù)情況下，同一個(gè) FPGA 器件在不同項(xiàng)目甚至一個(gè)項(xiàng)目中都具有不同的邏輯功能。在項(xiàng)目開發(fā)期間，PADS Professional I/O 優(yōu)化可自動(dòng)支持這些情況。物料清單報(bào)告中列出了不同功能符號(hào)表示的FPGA 以及供應(yīng)商元件編號(hào)。基本上無法成功手動(dòng)執(zhí)行兩個(gè)或多個(gè) FPGA 器件之間的連接優(yōu)化。不過使用這個(gè)高級(jí) PADS Professional 模塊，優(yōu)化算法即可評估所有可能的連接組合，從而獲得最佳互連。此外，還可以最大程度地減少初始分配中產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)交互，提高布線完成率。

FPGA Synthesis
高級(jí)優(yōu)化算法
一套獨(dú)特的優(yōu)化算法可自動(dòng)將特定優(yōu)化集中在最有可能妨礙整體性能的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，例如有限狀態(tài)機(jī)(FSM)、跨層次結(jié)構(gòu)路徑以及具有過高組合邏輯的路徑。這些算法可提供自動(dòng)化的啟發(fā)式方法，從而交付更小更快的設(shè)計(jì)，而無需迭代人工介入。

RTL 和技術(shù)原理圖查看器
編譯設(shè)計(jì)時(shí)，可使用通用門進(jìn)行創(chuàng)建并以 RTL 原理圖形式查看。合成后，使用反映該數(shù)據(jù)庫的技術(shù)原理圖創(chuàng)建技術(shù)映射數(shù)據(jù)庫。原理圖查看器可協(xié)助您了解如何解讀 RTL 并將其映射到目標(biāo) FPGA 技術(shù)中。

供應(yīng)商不相關(guān)性
與供應(yīng)商無關(guān)的合成可支持 Altera、Lattice、Microsemi和 Xilinx 的器件。因此，您可使用相同的 HDL 設(shè)計(jì)源文件和約束將任意器件作為目標(biāo)對象并獲取合成網(wǎng)表，將其通過適當(dāng)?shù)墓?yīng)商工具用于布局布線。此供應(yīng)商不相關(guān)性使用戶可以輕松將任意 FPGA 器件重新作為目標(biāo)對象并分析結(jié)果，從而找到最適合您設(shè)計(jì)的 FPGA 器件。

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在與供應(yīng)商無關(guān)的環(huán)境中使用高級(jí)合成技術(shù)，針對每種 FPGA 器件實(shí)現(xiàn)特定的架構(gòu)優(yōu)化。

支持所有器件
除支持四大 FPGA 供應(yīng)商的 FPGA 器件外，PADS FPGA-PCB 協(xié)同設(shè)計(jì)模塊還全面支持 Altera Quartus II、Lattice Diamond 和 ispLEVER、Microsemi Libero 和Designer 以及 Xilinx ISE 和 Vivado 等 FPGA 供應(yīng)商工具。

簡化約束流程
為適應(yīng)當(dāng)今高度復(fù)雜的 FPGA 設(shè)計(jì)流程，需要支持各種約束源，包括 HDL 代碼、SDC 文件和工具中的全局約束集等特定約束源。請務(wù)必指定時(shí)鐘頻率、輸入／輸出延遲和時(shí)序異常（如：合成中的多循環(huán)和偽路徑）等共同時(shí)序約束，以此確保從合成中獲取最佳結(jié)果。

門控時(shí)鐘轉(zhuǎn)換
ASIC 設(shè)計(jì)人員通常使用門控時(shí)鐘進(jìn)行功率管理和其他操作。但映射到 FPGA 時(shí)，這些門控時(shí)鐘會(huì)導(dǎo)致較大的時(shí)鐘偏移、創(chuàng)建假信號(hào)以及阻礙時(shí)序分析。門控時(shí)鐘使用FPGA 中適當(dāng)?shù)膯⒂眯盘?hào)自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

DSP 和 RAM 推論優(yōu)化
當(dāng)今的高級(jí) FPGA 器件除常規(guī)邏輯模塊外還包含 DSP 和 RAM嵌入式模塊。這樣一來，合成工具可了解各種 RTL 編碼樣式，將其映射到適當(dāng)?shù)?DSP或 RAM 模塊，從而充分利用資源并獲得最佳性能。PADS Professional FPGA-PCB 協(xié)同設(shè)計(jì)模塊具有先進(jìn)的推論和優(yōu)化功能，可以最大限度地利用嵌入式資源，從而提高面積利用率和頻率。

Verilog、SystemVerilog 和 VHDL 支持
通過使用 Verilog、SystemVerilog 和 VHDL/VHDL-2008等業(yè)內(nèi)領(lǐng)先語言支持，設(shè)計(jì)人員可采用這些格式的任意組合創(chuàng)建和合成 RTL 設(shè)計(jì)，從而獲得最佳結(jié)果。