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EDA技术实用教程—VerilogHDL版(第四版) 教学课件 潘松 黄继业 潘明 第5章 Verilog设计深入
5.1 过程中的两类赋值语句
5.1.2 非阻塞式赋值
5.1 过程中的两类赋值语句
5.1.3 深入认识阻塞赋值和非阻塞式赋值的特点
5.1 过程中的两类赋值语句
5.1.3 深入认识阻塞赋值和非阻塞式赋值的特点
5.1 过程中的两类赋值语句
5.1.3 深入认识阻塞赋值和非阻塞式赋值的特点
5.1 过程中的两类赋值语句
5.7.1 同步加载模型设计
5.7 模可控计数器设计
5.7.1 同步加载模型设计
5.7 模可控计数器设计
5.7.2 异步加载模型设计
5.7 模可控计数器设计
5.7.2 异步加载模型设计
5.7 模可控计数器设计
5.7.3 异步清0加载模型设计
5.7 模可控计数器设计
5.7.3 异步清0加载模型设计
5.4 乘法器设计及相关语句应用
5.4.2 整数型寄存器类型定义
5.4 乘法器设计及相关语句应用
5.4.3 for语句用法
5.4 乘法器设计及相关语句应用
5.4.3 for语句用法
5.4 乘法器设计及相关语句应用
5.4.4 repeat语句用法
5.4 乘法器设计及相关语句应用
5.4.5 while语句用法ຫໍສະໝຸດ 5.6 三态与双向端口设计
5.6.2 双向端口设计
5.6 三态与双向端口设计
5.6.2 双向端口设计
5.6.3 三态总线控制电路设计
5.6 三态与双向端口设计
5.6 三态与双向端口设计
5.6.3 三态总线控制电路设计
5.6 三态与双向端口设计
5.6.3 三态总线控制电路设计
5.7 模可控计数器设计
5.7 模可控计数器设计
集成电路设计的EDA系统.pptx
而估算速度、面积、功耗，进行逻辑结构的性能优化 • 5. 得到工艺相关的逻辑网表
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逻辑模拟
• 逻辑模拟的基本概念：将逻辑设计输入到计算机，用软件方法形成硬件的模型， 给定输入波形，利用模型算出各节点和输出端的波形，判断正确否
• 主要作用：验证逻辑功能和时序的正确性
• 分类：根据所模拟逻辑单元规模的大小
• 整个设计过程就是把高层次的抽象描述逐级向下进行综合、验证、实现，直到物理级的低层次描述，即掩 膜版图。
• 各设计阶段相互联系，例如，寄存器传输级描述是逻辑综合的输入，逻辑综合的输出又可以是逻辑模拟和 自动版图设计的输入，版图设计的结果则是版图验证的输入。
• ICEDA系统介入了包括系统功能设计、逻辑和电路设计以及版图设计等在内的集成电路设计的各个环节
• 分配：给定性能、面积/功耗条件下，确定相应的RTL级单元来实现各种操 作，产生相应的数据通道，即将行为（如数据处理、存储、传输等）与元件 对应起来
• 调度：确定这些操作单元的次序 • 结果：与工艺无关的通用RTL级单元组成的结构描述
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逻辑综合
• 概念：通过逻辑综合器结合单元库，将RTL级描述转换成逻辑级描述 • 核心：由给定的功能和性能要求，在一个包含许多结构、功能、性能已知的逻辑
• VHDL • Verilog HDL
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综合
• 概念：通过附加一定的约束条件，结合相应的单元库，从设计的高层次向低层 次转换的过程，是一种自动设计的过程
• 分类： • 高级综合：从算法级到寄存器传输（RTL）级 • 逻辑综合：从寄存器传输级到逻辑级
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高级综合
• 概念：结合RTL级单元库，将算法级描述转换成RTL级描述 • 核心：分配（ALLOCATION）和调度（SCHEDULING）
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逻辑模拟
• 逻辑模拟的基本概念：将逻辑设计输入到计算机，用软件方法形成硬件的模型， 给定输入波形，利用模型算出各节点和输出端的波形，判断正确否
• 主要作用：验证逻辑功能和时序的正确性
• 分类：根据所模拟逻辑单元规模的大小
• 整个设计过程就是把高层次的抽象描述逐级向下进行综合、验证、实现，直到物理级的低层次描述，即掩 膜版图。
• 各设计阶段相互联系，例如，寄存器传输级描述是逻辑综合的输入，逻辑综合的输出又可以是逻辑模拟和 自动版图设计的输入，版图设计的结果则是版图验证的输入。
• ICEDA系统介入了包括系统功能设计、逻辑和电路设计以及版图设计等在内的集成电路设计的各个环节
• 分配：给定性能、面积/功耗条件下，确定相应的RTL级单元来实现各种操 作，产生相应的数据通道，即将行为（如数据处理、存储、传输等）与元件 对应起来
• 调度：确定这些操作单元的次序 • 结果：与工艺无关的通用RTL级单元组成的结构描述
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逻辑综合
• 概念：通过逻辑综合器结合单元库，将RTL级描述转换成逻辑级描述 • 核心：由给定的功能和性能要求，在一个包含许多结构、功能、性能已知的逻辑
• VHDL • Verilog HDL
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综合
• 概念：通过附加一定的约束条件，结合相应的单元库，从设计的高层次向低层 次转换的过程，是一种自动设计的过程
• 分类： • 高级综合：从算法级到寄存器传输（RTL）级 • 逻辑综合：从寄存器传输级到逻辑级
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高级综合
• 概念：结合RTL级单元库，将算法级描述转换成RTL级描述 • 核心：分配（ALLOCATION）和调度（SCHEDULING）
第5章常用EDA工具软件ppt课件
2024/8/7
8
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
2. 编译设计图形文件
设计好的图形文件一定要通过MAX+plusII的编译。在 MAX+plusⅡ集成环境下，执行“MAX+plus”菜单下的 “Compiler”命令，在弹出的编译对话框按“START”键，即 可对h_adder.gdf文件进行编译。
2024/8/7
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在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
3. 产生元件符号
在MAXplusII集成环境下，执行“File”菜单下的 “Create Default Symbol”命令，将通过编译的GDF文件产 生一个元件符号，并保存在工程目录中。元件符号可以被其他 图形设计文件调用，实现多层次的系统电路设计。
例4位加法器的设计
4位加法器由4个1位全加器构成，它的底层设计文件是1 位全加器。
2024/8/7
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在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
1位全加器的原理图
全加器元件符号
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在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
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在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
EDA技术Synopsys公司STA工具PrimeTime介绍ppt课件
ASIC设计中心
PrimeTime命令
EDA技术实验
1 设计输入
PT不能读取RTL源文件，它是静态分析引擎， 只能读取映射后的设计，包括db、verilog、 vhdl等格式的文件。 pt_shell> read_db –netlist_only <filename>.db
2018/11/15 2 ASIC设计中心
PT
EDA技术实验
PT是Synopsys的sign-off quality的STA 工具，是一个单点的全芯片、门级静态时 序分析器。 PrimeTime工作在设计的门级层次，并 且和Synopsys其它工具整合得很紧密。
2018/11/15
3
ASIC设计中心
2018/11/15
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ASIC设计中心
PT进行时序分析的流程
EDA技术实验
进行时序分析：
在作好以上准备工作的基础上，可以对电路 进行静态时序分析，生成constraint reports 和path timing reports。
2018/11/15
8
ASIC设计中心
PrimeTime的用户界面
读入设计（和库文件） 链接顶层设计 对必要的操作条件进行设置，这里包括了线上负载 的模型、端口负载、驱动、以及转换时间等
2018/11/15
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ASIC设计中心
PT进行时序分析的流程
EDA技术实验
指定时序约束（timing constraints）
定义时钟周期、波形、不确定度(uncertainty)、延 时(latency) 指明输入输出端口的延时等
PT
EDA技术实验
基本特点和功能：
建立和保持时间的检查(setup and hold checks) 时钟脉冲宽度的检查 门控时钟检查(clock-gating checks) recovery and removal checks unclocked registers 未约束的时序端点（unconstrained timing endpoints） multiple clocked registers 组合反馈回路（combinational feedback loops） 基于设计规则的检查，包括对最大电容、最大传输时间、 最大扇出的检查等。
EDA技术_项目5_BCD-7段显示译码器
仿真波形如下图所示
学习子领域2:数字电路的EDA设计
项目（学习情境）5
BCD-7段数码管显示译码器电路设计
任务要求
• 请根据要求在EDA实验箱上设计BCD-7 段数码管显示译码器电路，要求： • ⑴使用EDA实验箱上开关设置模块的K4、 K3、K2、K1开关作为BCD码输入； • ⑵使用EDA实验箱上键盘显示模块中最 右边一位的数码管显示输入的BCD码编 码数值； • ⑶进行功能仿真。
共阴极BCD-7段数码管显示译码器的真值表
输入端 输出端 说明
D3
0
D2
0
D1
0
D0
0
LED6 （a）
1
LED5 (b)
1
LED4 (c)
1
LED3 (d)
1
LED2 (e)
1
LED1 (f)
1
LED0 (g)
0
数码
0
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0 0 0 0 0 0 1 1 1
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0
0 0 0 0 无效
BCD-7段数码管显示译码器电路的 引脚功能图
任务2：编写BCD-7段数码管显示 译码器电路的VHDL程序
1.已学的when-else语句、withselect两种语句能否完成BCD-7段数 码管显示译码器电路的设计？
模拟电子电路EDA第5章-AltiumDesigner教程-绘制
添加了模板的原理图文件
1
2
3
4
5
6
A
A
B
B
C
C
考生信息
姓名 考号 单位
图名
文件名
D
D
第
幅
共
幅
考试时间
考试日期
1
2
3
4
5
6
1.4 加载和卸载元件库
1.4.1 原理图元件库介绍
绘制原理图就是将代表实际元件的电气符号（既原 理图元件）放置在原理图图纸中，并用具有电气特 性的导线或网络标号将其连接起来的过程。Protel DXP为了实现对众多原理图元件的有效管理，它按 照元件制造商和元件功能进行分类，将具有相同特 性的原理图元件放在同一个原理图元件库中，并全 部放在Protel DXP安装文件夹的Library文件夹中。
2. 同一模块中的元件尽量靠近，不同模块中 的元件稍微远离。
3. 不要有过多的交叉线、过远的平行连线。 充分利用总线、网络标号和电路端口等电气 符号，使原理图清晰明了。
1.2.1 新建原理图文件
1. 创建工程文件。参考§1.4节，执行菜单命 令【File】/【New】/【PCB Project】，新建 一个工程文件。
保险管F1 整流二极管D1～ D4
Fuse 2 Diode
Miscellaneous Devices.IntLib
【Visible】：可视栅格。既将图纸放大后可以看到的 小方格，默认值为10个单位。
【Snap】：捕捉栅格。既画图时，图件移动的基本步 长，默认值为10个单位。既元件移动，或画线时 以10个单位为基本步长移动光标。
【Electrical Grid】：电气栅格
EDA第5课
非限定性数组定义语句格式如下： 非限定性数组定义语句格式如下： 性数组定义语句格式如下 type 数组名 is array （数组下标名 range <> ）of 数据类型； 数据类型； 常用非限定性数组有： 常用非限定性数组有： type bit_vector is array (natural range <>) of bit; type std_logic_vector is array (natural range <>) of std_logic; 第一个定义只是说明非限定性数组bit_vector是由类型为 的数 是由类型为bit的数 第一个定义只是说明非限定性数组 是由类型为 据集合而成，而第二个定义也只是说明非限定性数组 std_logic_vector是由类型为 是由类型为std_logic的数据集合而成。 非限定数组 的数据集合而成。 是由类型为 的数据集合而成 的关键字natural指明数组范围是 ~ 2147483647。非限定性数组在 指明数组范围是0 的关键字 指明数组范围是 。 使用时，必须确定下标范围。 使用时，必须确定下标范围。
Question: 同类型的定义方式，即限定性数组和非限定性数组。 同类型的定义方式，即限定性数组和非限定性数组。 1）定义一个包含9个实数的数 组，名称为all_9
限定性数组定义语句格式如下： 限定性数组定义语句格式如下： 定义语句格式如下 type 数组名 is array (数组范围 of 数据类型 数组范围) 数据类型; 数组范围 例如： 例如：type bus is array （3 downto 0） of std_logic; ） type set is array （0 to 7） of integer; ）
EDA(第5章)
（用布尔方程式的表达方式实现） 用布尔方程式的表达方式实现） 【例5-2】 例 ENTITY mux21a IS PORT ( a, b : IN BIT; s : IN BIT; y : OUT BIT ); END ENTITY mux21a; ARCHITECTURE one OF mux21a IS SIGNAL d,e : BIT; BEGIN d <= a AND (NOT S) ; e <= b AND s ; y <= d OR e ; END ARCHITECTURE one ;
实体－ 实体－ 描述器 件的外 部特性
ARCHITECTURE one OF mux21a IS BEGIN y <= a WHEN s = '0' ELSE b ; END ARCHITECTURE one ;
结构体 －描述 器件的 内部特 性
5.1.1 2选1多路选择器的 选 多路选择器的 多路选择器的VHDL描述 描述
下面实例中使用了几个触发器? 下面实例中使用了几个触发器?
ENTITY reg1 IS PORT ( d : in BIT; clk : in BIT; q : out BIT); END reg1; ARCHITECTURE reg1 OF reg1 IS SIGNAL a, b : BIT; BEGIN PROCESS (clk) BEGIN IF clk='1' AND clk’event THEN a <= d; b <= a; q <= b; END IF; END PROCESS; END reg1;
第5章
什么是VHDL？
Very high speed integrated Hardware Description Language (VHDL)
ִ是IEEE、工业标准硬件描述语言 ִ用语言的方式而非图形等方式描述硬件电路
实体－ 实体－ 描述器 件的外 部特性
ARCHITECTURE one OF mux21a IS BEGIN y <= a WHEN s = '0' ELSE b ; END ARCHITECTURE one ;
结构体 －描述 器件的 内部特 性
5.1.1 2选1多路选择器的 选 多路选择器的 多路选择器的VHDL描述 描述
下面实例中使用了几个触发器? 下面实例中使用了几个触发器?
ENTITY reg1 IS PORT ( d : in BIT; clk : in BIT; q : out BIT); END reg1; ARCHITECTURE reg1 OF reg1 IS SIGNAL a, b : BIT; BEGIN PROCESS (clk) BEGIN IF clk='1' AND clk’event THEN a <= d; b <= a; q <= b; END IF; END PROCESS; END reg1;
第5章
什么是VHDL？
Very high speed integrated Hardware Description Language (VHDL)
ִ是IEEE、工业标准硬件描述语言 ִ用语言的方式而非图形等方式描述硬件电路
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mstantShift模块执行左移运算时， 从DataMux中移出的位并没有被舍弃， 而是被移到Anddrew的更髙位上去了。 如果Address和DataMux的位宽相同， 则髙位将被移走并被舍弃。
1 移位运算符的综合
2
位运算的综合
位运算的综合结果输入和输出 是一一对应的
Thank You
单击此题处移样编式辑位母运版标算符与 位运算符的综合
学习内容
01 移位运算符的综合 02 位运算的综合
1 移位运算符的综合
Verilog HDL综合系统支持左移(“<<”)和右移(“>>”)运算 符。移位腾出的各位都补0。运算符右边的运算量表示移位的位数， 它既可以是常量，也可以是变量。在这两种情况下，产生的都是组 合逻辑。如果位移量是常量，则只需重新连线就行了。如果位移量 是变量，则会综合出通用移位器。
1 移位运算符的综合
2
位运算的综合
位运算的综合结果输入和输出 是一一对应的
Thank You
单击此题处移样编式辑位母运版标算符与 位运算符的综合
学习内容
01 移位运算符的综合 02 位运算的综合
1 移位运算符的综合
Verilog HDL综合系统支持左移(“<<”)和右移(“>>”)运算 符。移位腾出的各位都补0。运算符右边的运算量表示移位的位数， 它既可以是常量，也可以是变量。在这两种情况下，产生的都是组 合逻辑。如果位移量是常量，则只需重新连线就行了。如果位移量 是变量，则会综合出通用移位器。