設計必備:不得不知的FPGA設計經驗
發布時間:2014-02-11 責任編輯:sherryyu
這裏談談一些經驗和大家分享,希望能對IC設計的新手有一定的幫助,能使得他們能少走一些彎路!
在IC工業中有許多不同的領域,IC設計者的特征也會有些不同。在A領域的一個好的IC設計者也許會花很長時間去熟悉B領域的知識。在我們職業生涯的開始,我們應該問我們自己一些問題,我們想要成為怎樣的IC設計者?消費?PC外圍?通信?微處理器或DSP?等等。

IC設計的基本規則和流程是一樣的,無論啥樣的都會加到其中。HDL,FPGA和軟件等是幫助我們理解芯片的最好工具。IC的靈魂是知識。因此我們遇到的第一個挑戰將是獲得設計的相關信息,然後理解信息並應用它。
但是有些信息不是免費的,我們需要加入一些協會或從如IEEE/ISOdengnaxiezuzhigoumaiyixiewendang。shejizheyinggaiyouhenqiangdebeijingzhishilaihenkuaidelijietamen,shenzhinenggaijincunzaidebiaozhunhuo。yigehaodeshejizheyinggaiyinggaiyouzugoudeshejijinenghegongjuyingyongzhishibingqiebuduandejileitamen。
例如:
8口以太網轉換HUB控製器
需要知識:IEEE802.3標準,包括10MHZ以太網和100MHZ快速以太網。
相關領域:異步傳輸模式(ATM),IEEE802.11無限局域網,IEEE1394,USB等。
HDL,計算機仿真和隻能解決ASIC設計流程的數字部分。如果在IC中zhong有you任ren何he模mo擬ni部bu分fen,他ta將jiang依yi賴lai模mo擬ni設she計ji者zhe或huo從cong另ling外wai的de廠chang家jia購gou買mai。甚shen至zhi一yi些xie純chun數shu字zi部bu分fen也ye能neng從cong另ling外wai一yi些xie廠chang家jia購gou買mai以yi加jia速su上shang市shi時shi間jian。那na些xie不bu是shi被bei我wo們men設she計ji的de部bu分fen稱cheng為weiIP,包括HDL代碼,網表,硬核。對於我們設計的技術取決於硬核。一些IP是非常貴的,如在USB2.0中的PHY。一yi些xie小xiao的de公gong司si沒mei有you足zu夠gou的de人ren力li和he軟ruan件jian資zi源yuan來lai完wan成cheng有you些xie工gong作zuo,甚shen至zhi他ta們men不bu能neng在zai缺que貨huo期qi預yu定ding足zu夠gou的de晶jing原yuan,因yin此ci涉she及ji服fu務wu公gong司si取qu代dai了le他ta們men的de工gong作zuo。但dan並bing不bu是shi每mei個geIP都滿足我們的需要,有時我們需要在購買後作一些修改。我們要在設計前決定所要用到的IPs。
在設計開始,設計者必須理解所有相關的標準、規gui範fan和he算suan法fa。但dan是shi有you許xu多duo方fang法fa來lai應ying用yong這zhe些xie規gui範fan和he算suan法fa。最zui好hao的de結jie構gou是shi快kuai速su和he最zui小xiao芯xin片pian尺chi寸cun的de結jie合he。不bu幸xing的de是shi,快kuai速su的de需xu求qiu常chang常chang和he最zui小xiao芯xin片pian尺chi寸cun的de需xu求qiu是shi對dui立li的de。因yin此ci,在zaiHDL編碼工作前規劃一個最優的結構也是一個重要的問題。
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例如:
1:除法器
除(chu)數(shu)被(bei)固(gu)定(ding)。最(zui)快(kuai)的(de)方(fang)法(fa)是(shi)查(zha)表(biao),但(dan)是(shi)這(zhe)個(ge)方(fang)法(fa)需(xu)要(yao)大(da)的(de)內(nei)存(cun)。我(wo)們(men)可(ke)以(yi)可(ke)以(yi)從(cong)被(bei)除(chu)數(shu)中(zhong)不(bu)斷(duan)的(de)減(jian)去(qu)除(chu)數(shu)直(zhi)到(dao)新(xin)的(de)被(bei)除(chu)數(shu)比(bi)除(chu)數(shu)小(xiao)。它(ta)會(hui)花(hua)更(geng)多(duo)的(de)時(shi)間(jian)但(dan)用(yong)最(zui)少(shao)的(de)硬(ying)件(jian)。還(hai)有(you)許(xu)多(duo)的(de)方(fang)法(fa)來(lai)構(gou)建(jian)除(chu)法(fa)器(qi),每(mei)種(zhong)方(fang)法(fa)都(dou)有(you)他(ta)自(zi)己(ji)的(de)優(you)點(dian)和(he)缺(que)點(dian)。
2:圖像處理的動態評估器
從前一個圖片中發現最相似的8×8模(mo)塊(kuai),在(zai)整(zheng)個(ge)電(dian)影(ying)剪(jian)輯(ji)中(zhong)。最(zui)基(ji)本(ben)的(de)有(you)全(quan)搜(sou)索(suo)和(he)三(san)步(bu)搜(sou)索(suo)的(de)方(fang)法(fa)。許(xu)多(duo)的(de)論(lun)文(wen)已(yi)經(jing)討(tao)論(lun)過(guo)優(you)化(hua)硬(ying)件(jian)複(fu)雜(za)度(du)和(he)速(su)度(du)的(de)結(jie)構(gou),這(zhe)裏(li)我(wo)不(bu)再(zai)祥(xiang)解(jie)釋(shi)。
一個好的設計者應該要被實際經驗培訓和不斷的。我們要在每個設計工作中非常小心和耐心。因為一個NRE將jiang會hui消xiao耗hao大da量liang的de金jin錢qian和he數shu周zhou的de時shi間jian,如ru果guo他ta不bu小xiao心xin犯fan錯cuo,設she計ji者zhe將jiang會hui對dui金jin錢qian和he計ji劃hua失shi敗bai負fu責ze。經jing驗yan和he小xiao心xin也ye許xu是shi來lai完wan成cheng一yi個ge成cheng功gong的de設she計ji項xiang目mu最zui好hao的de方fang法fa。
以下條款是一些對一個穩步的和成功的設計的建議:(可能有些朋友也指出了其中的部分,我這裏隻作簡要說明,可能稍有不同)
命名風格:
1、不要用關鍵字做信號名;
2、不要在中用VERILOG關鍵字做信號名;
3、命名信號用含義;
4、命名I/O口用盡量短的名字;
5、不要把信號用高和低的情況混合命名;
6、信號的第一個字母必須是A-Z是一個規則;
7、使模塊名、實例名和文件名相同。
編碼風格:記住,一個好的代碼是其他人可以很容易閱讀和理解的。
1、盡可能多的增加說明語句;
2、在一個設計中固定編碼格式和統一所有的模塊,根從項目領導者定義的格式;
3、把全部設計分成適合數量的不同的模塊或實體;
4、在一個always/process中的所有信號必須相關;
5、不要用關鍵字或一些經常被用來安全綜合的語法;
6、不要用複雜邏輯;
7、在一個if語句中的所有條件必須相關;
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設計風格
1、強烈建議用同步設計;
2、在設計時總是記住時序問題;
3、在一個設計開始就要考慮到地電平或高電平複位、同步或異步複位、上升沿或下降沿觸發等問題,在所有模塊中都要遵守它;
4、在不同的情況下用if和case;
5、在鎖存一個信號或總線時要小心;
6、確信所有寄存器的輸出信號能夠被複位/置位;
7、永遠不要再寫入之前讀取任何內部存儲器(如SRAM);
8、從一個時鍾到另一個不同的時鍾傳輸數據時用數據緩衝,他工作像一個雙時鍾FIFO;
9、在VHDL中二維數組可以使用,它是非常有用的。在VERILOG中他僅僅可以使用在測試模塊中,不能被綜合;
10、遵守register-inregister-out規則;
11、像synopsys的DC的綜合工具是非常穩定的,任何bugs都不會從綜合工具中產生;
12、確保FPGA版本與ASIC的版本盡可能的相似,特別是SRAM類型,若版本一致是最理想的;
13、在嵌入式存儲器中使用BIST;
14、虛單元和一些修正電路是必需的;
15、一些簡單的測試電路也是需要的,經常在一個芯片中有許多測試模塊;
16、除非低功耗不要用門控時鍾;
17、不要依靠腳本來保證設計。但是在腳本中的一些好的約束能夠起到更好的性能(例如前向加法器);
18、如果時間充裕,通過時鍾做一個多鎖存器來取代用MUX;
19、不要用內部tri-state,ASIC需要總線保持器來處理內部tri-state;
20、在toplevel中作padinsertion;
21、選擇pad時要小心(如上拉能力,施密特觸發器,5伏耐壓等);
22、小心由時鍾偏差引起的問題;
23、不要試著產生半周期信號;
24、如果有很多函數要修正,請一個一個地作,修正一個函數檢查一個函數;
25、在一個計算等式中排列每個信號的位數是一個好習慣,即使綜合工具能做;
26、不要使用HDL提供的除法器;
27、削減不必要的時鍾。它會在設計和布局中引起很多麻煩,大多數FPGA有1-4個專門的時鍾通道;
以上是大家在設計中最好遵守的要點,它可以使你的設計更好。
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菜鳥必看!學習FPGA常見的四大誤區
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