时序比较器(详细)-丁可柯
时序分析教程范文
时序分析教程范文时序分析（Timing Analysis）是指对数字电路或系统进行时间性能评估和验证的过程。
它主要关注信号在电路中的传播延迟、时钟频率、时序关系等参数，帮助设计者确保电路或系统工作在正确的时序要求下。
时序分析在数字电路的设计和验证中具有重要的作用，特别是对于高速电路和复杂系统来说更为关键。
下面是一些常用的时序分析技术和方法：1.时钟分析：时钟是数字电路中最重要的信号之一，时钟的频率和时钟偏斜对电路的性能有着直接影响。
时钟分析主要关注时钟的频率、时钟偏斜、时钟分配和时钟网络等方面。
通过时钟分析可以评估时钟网络的性能，优化时钟分配方案，减少时钟偏斜等。
2.时序约束：时序约束是指在设计过程中对电路或系统的时序要求进行规定和约束的过程。
时序约束涉及到输入信号和时钟之间的关系，以及输出信号在一些时钟边沿之后的稳态时间等要求。
正确的时序约束有助于设计者确保电路或系统可以在正确的时序要求下运行。
3.时序分析工具：时序分析工具可以帮助设计者对电路或系统进行时序分析和验证。
常用的时序分析工具包括静态时序分析工具和动态时序分析工具。
静态时序分析工具主要通过对电路的逻辑和时钟分析，检查时序约束是否满足。
动态时序分析工具则通过模拟电路行为，计算信号的传播延迟和时序关系。
4.时序优化：时序优化是指通过改变电路结构和布局，减少路径延迟、降低时钟偏斜等手段，提高电路的时序性能。
常用的时序优化技术包括逻辑编码、时钟优化、布局布线优化等。
时序优化需要结合时序分析工具进行验证，确保优化后的电路满足时序要求。
时序分析对数字电路的正确性和性能具有重要的影响，它能帮助设计者在设计和验证过程中找到潜在的问题和改进方案。
因此，时序分析是数字电路设计和验证中必不可少的一部分。
通过学习和掌握时序分析的基本原理和方法，可以提高数字电路设计的质量和效率。
静态时序分析基础（转）
静态时序分析基础（转）静态时序分析基础（转）(2010-04-18 19:32:45)转载▼分类：SynopsisDC学习标签：杂谈⼯艺极限(Process Corner)如果采⽤5-corner model会有TT,FF,SS,FS,SF 5个corners。
如TT指NFET-Typical corner & PFET-Typical corner。
其中, Typical指晶体管驱动电流是⼀个平均值，FAST指驱动电流是其最⼤值，⽽SLOW指驱动电流是其最⼩值（此电流为Ids电流）这是从测量⾓度解释，也有理解为载流⼦迁移率(Carrier mobility)的快慢.载流⼦迁移率是指在载流⼦在单位电场作⽤下的平均漂移速度。
⾄于造成迁移率快慢的因素还需要进⼀步查找资料。
单⼀器件所测的结果是呈正态分布的，均值在TT，最⼩最⼤限制值为SS与FF。
从星空图看NFET，PFET所测结果,这5种覆盖⼤约+-3 sigma即约99.73% 的范围。
对于⼯艺偏差的情况有很多，⽐如掺杂浓度，制造时的温度控制，刻蚀程度等，所以造成同⼀个晶圆上不同区域的情况不同，以及不同晶圆之间不同情况的发⽣。
这种随机性的发⽣，只有通过统计学的⽅法才能评估覆盖范围的合理性。
PVT (process, voltage, temperature)设计除了要满⾜上述5个corner外，还需要满⾜电压与温度等条件, 形成的组合称为PVT (process, voltage, temperature) 条件。
电压如：1.0v+10% ,1.0v ,1.0v-10% ; 温度如：-40C, 0C 25C, 125C。
设计时设计师还常考虑找到最好最坏情况. 时序分析中将最好的条件(Best Case)定义为速度最快的情况, ⽽最坏的条件(Worst Case)则相反。
最好最坏的定义因不同类型设计⽽有所不同。
最坏的延迟也不都出现在SS[19] 。
如何选择适合的比较器
如何选择适合的比较器在编程领域中，比较器是一种非常常见且必要的工具。
它们允许我们对数据进行比较和排序，帮助我们更有效地处理和管理数据。
选择适合的比较器对于编写高效的代码至关重要。
本文将探讨如何选择适合的比较器，并提供一些实用的指导原则。
一、了解比较器的作用和用途在开始选择适合的比较器之前，我们首先需要了解比较器的作用和用途。
比较器是一个用于比较两个对象的接口，它定义了对象之间“是否相等”、“大于”或“小于”的规则。
比较器常用于排序算法和数据结构中，它们决定了数据的排列顺序。
因此，在选择比较器时，我们需要考虑数据的特性和比较的需求。
二、考虑数据类型和特性不同的数据类型和特性需要不同的比较方式和规则。
比如，对于基本数据类型（如整数、浮点数等），我们可以直接使用内置的比较函数。
但对于自定义的数据类型（如对象、结构体等），我们则需要自己实现相应的比较器。
在选择比较器时，我们需要考虑以下几个方面：1. 数据类型：确定数据的类型是基本类型还是自定义类型。
2. 数据特性：了解数据的特性，比如是否可比较、是否可排序等。
3. 比较要求：确定具体的比较需求，比如是否需要考虑对象中的某个属性。
三、确定比较规则根据数据类型和比较要求，我们需要确定合适的比较规则。
比较规则是比较器的核心部分，它决定了数据的排序方式。
在确定比较规则时，我们应该考虑以下几个因素：1. 相等性：确定两个对象是否相等。
2. 大小关系：确定对象之间的大小关系，比如大于、小于或等于。
3. 排序方式：确定数据的排序方式，比如升序或降序。
四、实现比较器接口一旦我们确定了比较规则，就可以开始实现比较器接口了。
在实现比较器时，我们需要遵循比较器接口的规范，确保代码的可读性和可维护性。
以下是一个示例代码：```javapublic class MyComparator implements Comparator<MyObject> {@Overridepublic int compare(MyObject obj1, MyObject obj2) {if (obj1.getValue() < obj2.getValue()) {return -1;} else if (obj1.getValue() > obj2.getValue()) {return 1;} else {return 0;}}}```以上示例是一个自定义的比较器，用于比较包含"value"属性的自定义对象。
几种运算放大器(比较器)及经典电路的简单分析
之邯郸勺丸创作运算缩小器组成的电路五花八门,令人眼花瞭乱,是模拟电路中学习的重点.在阐发它的任务原理时倘没有抓住核心,往往令人头大.为此自己特搜罗天下运放电路之应用,来个“庖丁解牛”,希望列位从事电路板维修的同行,看完后有所斩获.遍不雅所有模拟电子技朮的书籍和课程,在介绍运算缩小器电路的时候,无非是先给电路来个定性,比方这是一个同向缩小器,然后去推导它的输出与输入的关系,然后得出Vo=(1+Rf)Vi,那是一个反向缩小器,然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下,他们就找不着北了！偶曾面试过至少100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者,结果能将我给出的运算缩小器电路阐发得一点不错的没有超出10团体！其它专业结业的更是可想而知了.今天,芯片级维修教列位战无不堪的两招,这两招在所有运放电路的教材里都写得明白,就是“虚短”和“虚断”,不过要把它运用得出神入化,就要有较深厚的功底了.虚短和虚断的概念由于运放的电压缩小倍数很大,一般通用型运算缩小器的开环电压缩小倍数都在80 dB以上.而运放的输出电压是有限的,一般在 10 V～14 V.因此运放的差模输入电压缺乏1 mV,两输入端近似等电位,相当于“短路”.开环电压缩小倍数越大,两输入端的电位越接近相等.“虚短”是指在阐发运算缩小器处于线性状态时,可把两输入端视为等电位,这一特性称为虚假短路,简称虚短.显然不克不及将两输入端真正短路.由于运放的差模输入电阻很大,一般通用型运算缩小器的输入电阻都在1MΩ以上.因此流入运放输入端的电流往往缺乏1uA,远小于输入端外电路的电流.故通常可把运放的两输入端视为开路,且输入电阻越大,两输入端越接近开路.“虚断”是指在阐发运放处于线性状态时,可以把两输入端视为等效开路,这一特性称为虚假开路,简称虚断.显然不克不及将两输入端真正断路.在阐发运放电路任务原理时,首先请列位暂时忘掉什么同向缩小、反向缩小,什么加法器、减法器,什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会搅扰你,让你更糊涂﹔也请列位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数,这是设计者要考虑的事情.我们理解的就是理想缩小器（其实在维修中和大多数设计过程中,把实际缩小器当做理想缩小器来阐发也不会有问题）.好了,让我们抓过两把“板斧”------“虚短”和“虚断”,开始“庖丁解牛”了.(原文件名:1.jpg)引用图片图一运放的同向端接地=0V,反向端和同向端虚短,所以也是0V,反向输入端输入电阻很高,虚断,几乎没有电流注入和流出,那么R1和R2相当于是串联的,流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的,即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的.流过R1的电流I1 = (Vi - V-)/R1 ……a 流过R2的电流I2 = (V- - Vout) /R2 ……b V- = V+ = 0 ……c I1 = I2 ……d 求解上面的初中代数方程得Vout = (-R2/R1)*Vi 这就是传说中的反向缩小器的输入输出关系式了.(原文件名:2.jpg)引用图片图二中Vi与V-虚短,则 Vi = V- ……a 因为虚断,反向输入端没有电流输入输出,通过R1和R2 的电流相等,设此电流为I,由欧姆定律得：I = Vout/(R1+R2) ……b Vi等于R2上的分压, 即：Vi = I*R2 ……c 由abc式得Vout=Vi*(R1+R2)/R2 这就是传说中的同向缩小器的公式了.(原文件名:3.jpg)引用图片图三中,由虚短知： V- = V+ = 0 ……a 由虚断及基尔霍夫定律知,通过R2与R1的电流之和等于通过R3的电流,故 (V1 – V-)/R1 + (V2 – V-)/R2 = (Vout – V-)/R3 ……b 代入a式,b式变成V 1/R1 + V2/R2 = Vout/R3 如果取R1=R2=R3,则上式变成Vout=V1+ V2,这就是传说中的加法器了.(原文件名:4.jpg)引用图片请看图四.因为虚断,运放同向端没有电流流过,则流过R1和R2的电流相等,同理流过R4和R3的电流也相等.故 (V1 – V+)/R1 = (V+ - V2)/R2 ……a (Vout – V-)/R3 = V-/R4 ……b 由虚短知： V+ = V- ……c 如果R1=R2,R3=R4,则由以上式子可以推导出 V+ = (V1 + V2)/2 V- = Vout/2 故 Vout = V1 + V2 也是一个加法器,呵呵！(原文件名:5.jpg)引用图片图五由虚断知,通过R1的电流等于通过R2的电流,同理通过R4的电流等于R3的电流,故有 (V2 –V+)/R1 = V+/R2 ……a (V1 – V-)/R4 = (V- - Vout)/R3 ……b 如果R1=R2, 则V+ = V2/2……c 如果R3=R4, 则V- = (Vout + V1)/2 ……d 由虚短知 V+ = V- ……e 所以 Vout=V2-V1 这就是传说中的减法器了.(原文件名:6.jpg)引用图片图六电路中,由虚短知,反向输入端的电压与同向端相等,由虚断知,通过R1的电流与通过C1的电流相等.通过R1的电流 i=V1/R1 通过C1的电流i=C*dUc/dt=-C*dVout/dt 所以 Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dt 输出电压与输入电压对时间的积分红正比,这就是传说中的积分电路了.若V1为恒定电压U,则上式变换为Vout = -U*t/(R 1*C1) t 是时间,则Vout输出电压是一条从0至负电源电压按时间变更的直线.(原文件名:7.jpg)引用图片图七中由虚断知,通过电容C1和电阻R2的电流是相等的,由虚短知,运放同向端与反向端电压是相等的.则： Vout = -i * R2 = -(R2 *C1)dV1/dt 这是一个微分电路.如果V1是一个突然加入的直流电压,则输出Vout对应一个标的目的与V1相反的脉冲.(原文件名:8.jpg)引用图片图八.由虚短知Vx = V1 ……a Vy = V2 ……b 由虚断知,运放输入端没有电流流过,则R1、R2、R3可视为串联,通过每一个电阻的电流是相同的, 电流I=(Vx-Vy)/R2 ……c 则： Vo1-Vo2=I*(R1+R 2+R3) = (Vx-Vy)(R1+R2+R3)/R2 ……d 由虚断知,流过R6与流过R7的电流相等,若R6=R7, 则Vw = Vo2/2 ……e 同理若R4=R5,则Vout – Vu = Vu – Vo1,故Vu = (Vout+Vo1)/2 ……f 由虚短知,Vu = Vw ……g 由efg得 Vout = Vo2 –Vo1 ……h 由dh得 Vo ut = (Vy –Vx)(R1+R2+R3)/R2 上式中(R1+R2+R3)/R2是定值,此值确定了差值(Vy –Vx)的缩小倍数.这个电路就是传说中的差分缩小电路了.(原文件名:9.jpg)引用图片阐发一个大家接触得较多的电路.很多控制器接受来自各类检测仪表的0~20mA或4~20mA电流,电路将此电流转换成电压后再送ADC 转换成数字信号,图九就是这样一个典型电路.如图4~20mA电流流过采样100Ω电阻R1,在R1上会产生0.4~2V的电压差.由虚断知,运放输入端没有电流流过,则流过R3和R5的电流相等,流过R2和R4的电流相等.故： (V2-Vy)/R3 = Vy/R5 ……a (V1-Vx)/R2 = (V x-Vout)/R4 ……b 由虚短知：Vx = Vy ……c 电流从0~20mA变更,则V1 = V2 + (0.4~2) ……d 由cd式代入b式得(V2 + (0.4~ 2)-Vy)/R2 = (Vy-Vout)/R4 ……e 如果R3=R2,R4=R5,则由e-a得Vout = -(0.4~2)R4/R2 ……f 图九中R4/R2=22k/10k=2.2,则f式Vout = -(0.88~4.4)V,即是说,将4~20mA电流转换成了-0.88 ~ -4.4V电压,此电压可以送ADC去处理.(原文件名:10.jpg)引用图片电流可以转换成电压,电压也可以转换成电流.图十就是这样一个电路.上图的负反应没有通过电阻直接反应,而是串联了三极管Q1的发射结,大家可不要以为是一个比较器就是了.只要是缩小电路,虚短虚断的规律仍然是合适的！由虚断知,运放输入端没有电流流过,则 (Vi – V1)/R2 = (V1 –V4)/R6 ……a同理 (V3 –V2)/R5 = V2/R4 ……b由虚短知V1 = V2 ……c如果R2=R6,R4=R5,则由abc式得V3-V4=Vi上式说明R7两端的电压和输入电压Vi相等,则通过R7的电流I=V i/R7,如果负载RL<<100KΩ,则通过Rl和通过R7的电流基底细同.(原文件名:11.jpg)引用图片来一个庞杂的,呵呵！图十一是一个三线制PT100前置缩小电路.PT100传感器引出三根材质、线径、长度完全相同的线,接法如图所示.有2V的电压加在由R14、R20、R15、Z1、PT100及其线电阻组成的桥电路上.Z1、Z2、Z3、D11、D12、D83及各电容在电路中起滤波和呵护作用,静态阐发时可不予理会,Z1、Z2、Z3可视为短路,D11、D12、D83及各电容可视为开路.由电阻分压知, V3=2*R20/(R14+20)=200/1100=2/11 ……a 由虚短知,U8B第6、7脚电压和第5脚电压相等V4=V3 ……b 由虚断知,U8A第2脚没有电流流过,则流过R18和R19上的电流相等. (V2-V4)/R19=(V5-V2)/R18 ……c 由虚断知,U8A第3脚没有电流流过, V1=V7 ……d 在桥电路中R15和Z1、PT100及线电阻串联,PT100与线电阻串联分得的电压通过电阻R17加至U8A的第3脚, V7=2*(Rx+2R0)/(R15+Rx+2R0) …..e 由虚短知,U8A第3脚和第2脚电压相等, V1=V2 ……f 由abcdef得, (V5-V7)/100=(V7-V3)/2.2 化简得 V5=(102.2*V7-100V3)/2.2 即V5=204.4(Rx+2R0)/(1000+Rx+2R0) –200/11 ……g 上式输出电压V5是Rx的函数我们再看线电阻的影响.Pt100最下端线电阻上产生的电压降经过中间的线电阻、Z2、R22,加至U8C的第10脚,由虚断知, V5=V8=V9=2*R0/(R15+Rx+2R0) ……a (V6-V10)/R25=V10/R26 ……b 由虚短知, V10=V5 ……c 由式abc 得V6=(102.2/2.2)V5=204.4R0/[2.2(1000+Rx+2R0)] ……h 由式gh组成的方程组知,如果测出V5、V6的值,就可算出Rx及R0,知道Rx,查pt100分度表就知道温度的大小了.LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器,该电压比较器的特点是：1）失调电压小,典型值为2mV；2）电源电压规模宽,单电源为2-36V,双电源电压为±1V-±18V；3）对比较信号源的内阻限制较宽；4）共模规模很大,为0~（Ucc-1.5V）Vo；5）差动输入电压规模较大,大到可以等于电源电压；6）输出端电位可灵活便利地选用.LM339集成块采取C-14型封装,图1为外型及管脚排列图.由于LM339使用灵活,应用广泛,所以世界上各大IC生产厂、公司竟相推出自己的四比较器,如IR2339、ANI339、SF339等,它们的参数基本一致,可互换使用.LM339类似于增益不成调的运算缩小器.每个比较器有两个输入端和一个输出端.两个输入端一个称为同相输入端,用“+”暗示,另一个称为反相输入端,用“-”暗示.用作比较两个电压时,任意一个输入端加一个固定电压做参考电压（也称为门限电平,它可选择LM339输入共模规模的任何一点）,另一端加一个待比较的信号电压.当“+”端电压高于“-”端时,输出管截止,相当于输出端开路.当“-”端电压高于“+”端时,输出管饱和,相当于输出端接低电位.两个输入端电压不同大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态,因此,把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的.LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管,在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻（称为上拉电阻,选3-15K）.选不合阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值.因为当输出晶体三极管截止时,它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值.另外,各比较器的输出端允许连接在一起使用. 单限比较器电路图2a给出了一个基本单限比较器.输入信号Uin,即待比较电压,它加到同相输入端,在反相输入端接一个参考电压（门限电平）Ur.当输入电压Uin>Ur时,输出为高电平UOH.图2b为其传输特性.图3为某仪器中过热检测呵护电路.它用单电源供电,1/4LM339的反相输入端加一个固定的参考电压,它的值取决于R1于R2.UR=R2/（R1+R2）*UCC.同相端的电压就等于热敏元件Rt 的电压降.当机内温度为设定值以下时,“+”端电压大于“-”端电压,Uo为高电位.当温度上升为设定值以上时,“-”端电压大于“+”端,比较器反转,Uo输出为零电位,使呵护电路动作,调节R1的值可以改动门限电压,既设定温度值的大小.迟滞比较器迟滞比较器又可理解为加正反应的单限比较器.前面介绍的单限比较器,如果输入信号Uin在门限值邻近有微小的搅扰,则输出电压就会产生相应的抖动（起伏）.在电路中引入正反应可以克服这一缺点.图4a给出了一个迟滞比较器,人们所熟悉的“史密特”电路即是有迟滞的比较器.图4b为迟滞比较器的传输特性.不难看出,当输出状态一旦转换后,只要在跳变电压值邻近的搅扰不超出ΔU之值,输出电压的值就将是稳定的.但随之而来的是分辩率降低.因为对迟滞比较器来说,它不克不及分辩不同小于ΔU的两个输入电压值.迟滞比较器加有正反应可以加快比较器的响应速度,这是它的一个优点.除此之外,由于迟滞比较器加的正反应很强,远比电路中的寄生耦合强得多,故迟滞比较器还可免除由于电路寄生耦合而产生的自激振荡.如果需要将一个跳变点固定在某一个参考电压值上,可在正反应电路中接入一个非线性元件,如晶体二极管,利用二极管的单向导电性,即可实现上述要求.图5为其原理图.图6为某电磁炉电路中电网过电压检测电路部分.电网电压正常时,1/4LM339的U4<2.8V,U5=2.8V,输出开路,过电压呵护电路不任务,作为正反应的射极跟从器BG1是导通的.当电网电压大于242V时,U4>2.8V,比较器翻转,输出为0V,BG1截止,U5的电压就完全决定于R1与R2的分压值,为2.7V,促使U4更大于U5,这就使翻转后的状态极为稳定,避免了过压点邻近由于电网电压很小的动摇而引起的不稳定的现象.由于制造了一定的回差（迟滞）,在过电压呵护后,电网电压要降到242-5=237V时,U4<U3,电磁炉才又开始任务.这正是我们所期望的.双限比较器（窗口比较器）图7电路由两个LM339组成一个窗口比较器.当被比较的信号电压Uin位于门限电压之间时（UR1<Uin<UR2）,输出为高电位（UO=UOH）.当Uin不在门限电位规模之间时,（Uin>UR2或Uin<UR1）输出为低电位（UO=UOL）,窗口电压ΔU=UR2-UR1.它可用来判断输入信号电位是否位于指定门限电位之间.用LM339组成振荡器图8为有1/4LM339组成的音频方波振荡器的电路.改动C1可改动输出方波的频率.本电路中,当C1=0.1uF时.f=53Hz；当C1=0.01uF 时,f=530Hz；当C1=0.001uF时,f=5300Hz.LM339还可以组成高压数字逻辑门电路,并可直接与TTL、CMOS电路接口.时间：二O二一年七月二十九日。
适用于少子产生寿命CAM的线性电压扫描法
适用于少子产生寿命CAM的线性电压扫描法
丁扣宝;潘骏
【期刊名称】《固体电子学研究与进展》
【年(卷),期】2004(24)3
【摘要】提出了 MOS电容线性电压扫描法测量半导体少子产生寿命的新方法。
通过在 MOS C-t瞬态曲线上读取 n个不同时刻的电容值 ,确定出相应的少子产生寿命值。
该方法基于最小二乘法原理 ,可有效地消除测量误差的影响 ,其精度随读取点的增加而提高 ,特别适合于少子产生寿命的计算机辅助测量。
【总页数】3页(P407-409)
【关键词】半导体;少子产生寿命;线性电压扫描法
【作者】丁扣宝;潘骏
【作者单位】浙江大学信息与电子工程学系
【正文语种】中文
【中图分类】TN304.07
【相关文献】
1.线性电压扫描法测量硅的体产生寿命和表面产生速度的研究 [J], 丁扣宝;张秀淼
2.用MOS结构同时测定少子复合寿命和产生寿命 [J], 张秀淼
3.用线性电压扫描的电容—时间瞬态测定少子产生寿命 [J], 张秀淼
4.两次线性电压扫描法测量半导体的产生参数 [J], 丁扣宝;张秀淼
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PIC单片机比较器
比较器 SFR 汇总
Bit 31/23/15/7 — — ON Bit 30/22/14/6 — — COE Bit 29/21/13/5 — — CPOL — Bit 28/20/12/4 — — — CREF Bit 27/19/11/3 — — — — Bit 26/18/10/2 — — — — Bit 25/17/9/1 — — — CCH<1:0> Bit 24/16/8/0 — — COUT
写入时会将 IFS1 中的选定位清零，读取时获得的值未定义 写入时会将 IFS1 中的选定位置 1，读取时获得的值未定义 写入时会将 IFS1 中的选定位取反，读取时获得的值未定义 — — I2C2MIE SPI2EIE — — I2C2SIE CMP2IE — DMA3IE I2C2BIE CMP1IE — DMA2IE U2TXIE PMPIE USBIE DMA1IE U2RXIE AD1IE FCEIE DMA0IE U2EIE CNIE
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比较器
EVPOL<1:0>
写入时会将 CM2CON 中的选定位清零，读取时获得的值未定义 写入时会将 CM2CON 中的选定位置 1，读取时获得的值未定义 写入时会将 CM2CON 中的选定位取反，读取时获得的值未定义 — — SIDL — — — — — — — — — — — — — — — — C2OUT — — — C1OUT
写入时会将 IEC1 中的选定位清零，读取时获得的值未定义 写入时会将 IEC1 中的选定位置 1，读取时获得的值未定义 写入时会将 IEC1 中的选定位取反，读取时获得的值未定义 — — — — SPI2IP<2:0> CMP2IP<2:0> CMP1IP<2:0> PMPIP<2:0> SP2IS<1:0> CMP2IS<1:0> CMP1IS<1:0> PMPIS<1:0>
一种采用FPGA实现CORTEX-M0 IP核验证的方法
一种采用FPGA实现CORTEX-M0 IP核验证的方法
陈大科
【期刊名称】《微电子学与计算机》
【年(卷),期】2018(35)3
【摘要】根据ARM处理器高性能总线(Advanced High performance Bus)接口协议,设计了可综合32位/16位存储器以及I/O接口RTL代码,替代Cortex-M0试用版(cortex_m0_designstart)中的行为级存储器接口代码.能够在FPGA上构建一个具有存储器架构及I/O读取功能的完整嵌入式系统,满足对Cortex-M0进行系统级快速功能验证的需求.给出了存储器接口及I/O设计方法和代码,并在Altera公司的EP3C40器件上进行了验证,硬件资源为逻辑单元7 688个,存储单元17 408bit.【总页数】5页(P135-139)
【关键词】CORTEX-M0软核;FPGA;状态机;存贮接口
【作者】陈大科
【作者单位】连云港杰瑞电子有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TP206
【相关文献】
1.采用FPGA IP实现DDR的读写控制的设计与验证 [J], 李鹏刚;陆俊宇;胡旭东
2.一种与PIC单片机兼容的RISC IP核的设计与FPGA实现 [J], 袁江南;邢建力
3.一种基于FPGA的流水线8051 IP核的设计与实现 [J], 王发栋;杜慧玲;史翔
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计算机硬件设计中的时序分析方法
计算机硬件设计中的时序分析方法时序分析是计算机硬件设计过程中非常重要的一环。
它可以帮助设计师确保系统中各个元件的工作时序满足预期的要求，从而保证系统的正确性和稳定性。
本文将介绍几种常见的时序分析方法，包括静态时序分析、动态时序分析以及时钟域分析。
一、静态时序分析静态时序分析是在不考虑信号传输延迟和时钟周期的情况下进行的时序分析。
它主要依赖于电路元件的逻辑关系和布局设计来进行分析。
在进行静态时序分析时，需要提供设计的电路原理图、信号路径以及逻辑关系等信息。
常用的静态时序分析工具包括VHDL等硬件描述语言，它们可以帮助设计师对电路进行建模、仿真和验证，从而找到潜在的时序问题。
静态时序分析可以帮助设计师发现电路中的时序冲突、时序违约和时序不确定性等问题。
通过对电路进行静态时序分析，设计师可以提前预测并解决可能出现的时序问题，从而减少后期测试的工作量和风险。
二、动态时序分析动态时序分析是指考虑信号传输延迟和时钟周期的情况下进行的时序分析。
它主要依赖于电路的时钟边沿和时钟周期等信息进行分析。
在进行动态时序分析时，需要提供设计的时钟频率、延迟模型以及电路中的时钟约束等信息。
常用的动态时序分析工具包括模拟器和时序分析器等。
动态时序分析可以帮助设计师检测电路中的时序故障、时序偏差和时序违规等问题。
通过对电路进行动态时序分析，设计师可以模拟真实的工作环境，准确评估电路的时序性能，从而提前发现并解决时序问题。
三、时钟域分析时钟域分析是指对电路中不同时钟域的信号传输进行分析。
在现代的计算机硬件设计中，通常存在多个时钟域，每个时钟域都有自己的时钟信号和时钟延迟特性。
时钟域之间的信号传输需要进行专门的时序分析，以保证信号的正确传递和同步。
时钟域分析可以帮助设计师解决时钟间的异步问题、时序冲突和时序不一致等。
通过对不同时钟域的信号传输进行分析，设计师可以确定时钟域之间的接口逻辑，优化时钟插入和同步方法，确保电路的正常工作。
《时序比较器》课件
03 时序比较器的性能指标
分辨率
分辨率定义
分辨率是指时序比较器能 够分辨的最小时间差。它 决定了比较器的精度和灵 敏度。
分辨率的影响因素
分辨率受到多种因素的影 响，包括比较器的电路设 计、工作电压、温度等。
提高分辨率的方法
为了提高分辨率，可以采 用更先进的电路设计、降 低工作电压、改善散热等 措施。
异步时序比较器能够处 理异步输入信号，不受 时钟周期的限制。
异步时序比较器采用异 步逻辑设计，能够处理 不同时钟域之间的信号 。它不需要严格的时钟 同步，因此可以处理各 种异步输入信号，如中 断、异常等。
异步时序比较器具有处 理异步信号的能力，但 电路设计难度较大，容 易产生竞争冒险等问题 。
由于异步时序比较器采 用异步逻辑设计，其电 路设计难度较大，需要 考虑各种竞争冒险和时 序问题。同时，由于缺 乏严格的时钟同步，其 检测精度和稳定性可能 受到影响。
工作原理简介
工作原理
时序比较器通过比较两个输入信号的时间位置，判断它们之间的时序关系。当 两个信号同时到达时，比较器输出为高电平；当一个信号先于另一个信号到达 时，比较器输出为低电平。
工作流程
输入信号→时序比较器→比较结果输出。
时序比较器的应用场景
01
02
03
事件顺序记录
用于记录多个事件发生的 先后顺序，如故障诊断、 运动控制等。
通过改进算法逻辑，降低算法的 时间复杂度和空间复杂度，提高
比较效率。
动态规划算法
采用动态规划算法对时序数据进 行分段处理，减少不必要的比较
次数。
并行计算
利用多核处理器或多线程技术， 将算法并行化，提高计算速度。
硬件优化
专用硬件设计
时序电路等价验证的触发器匹配
时序电路等价验证的触发器匹配
张超;竺红卫
【期刊名称】《电子与信息学报》
【年(卷),期】2014(036)009
【摘要】通常的时序电路等价性验证方法是将触发器按时序展开,从而将时序电路转化为组合电路进行验证.而一般在待验证的两个时序电路中,触发器是一一对应的,找到触发器的对应关系,时序电路的验证就会得到很大的简化.该文通过一种新的基于布尔可满足性(SAT)算法的自动测试模式生成(ATPG)匹配模型建立联接电路,使用时序帧展开传递算法比较触发器的帧时序状态输出,同时在SAT解算中加入信息学习继承等启发式算法,将时序电路的触发器一一匹配.在ISCAS89电路上的实验结果表明,该文算法在对触发器的匹配问题上是非常有效的.
【总页数】4页(P2283-2286)
【作者】张超;竺红卫
【作者单位】浙江大学电气工程学院杭州 310027;浙江大学电气工程学院杭州310027
【正文语种】中文
【中图分类】TN47
【相关文献】
1.改进的时间帧展开的时序电路等价验证算法 [J], 丁敏;唐璞山
2.基于混合技术的时序电路等价性验证 [J], 李智慧;夏银水
3.基于自动机最简化的时序电路等价性验证方法 [J], 张留宛
4.一种基于状态转换图的时序电路等价验证算法 [J], 魏萌;唐璞山
5.结合关系建模与项重写技术的时序电路等价验证 [J], 杨志;马光胜;刘晓晓
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根据处理器的设计可得到细化后的 系统方框图
处 理 器 设 计
细化后的系统方框图
所用器件
设计 提示
GAL16V8 74161 74194 7485 74157 555 4511 7427 7400 7404 7402
1片 2片 2片 1片 1片 1片 1片 1片 2片 1片 1片
7474 1片 7420 1片 7段数码管 1只 自复开关 2只 拨码开关(4位) 1只 1K排阻 1只 LED发光二极管 2只 电解电容 10uf 1只 电阻3K 2只
长线不能分成一段一段（故障率高）。
符合电气规则（参考有关PCB设计书籍） 。
电路装配
其他提示
导线处理方法
拉直、剥皮
短导线处理方法 万用表
表棒上加导线，做附加探头
电路装配
电路调测 按单元电路（模块）安装、调测，边
安装边调测
元器件使用前必须遵循先检测再使用 原则 故障排除方法 详见《电子电路课程设计》P50-59
Clr_all
SetA
LED1=1,LED2=0,A<-Xa
AJ
送第一组数至寄存器 A
SetB
LED1=0,LED2=1,B<-Xb
AJ
送第二组数至寄存器 B
XS
cnt<-cnt+1, LED1=cp&(FA>B+FA=B) LED2=FA=B&!CP+FA<B&CP Enable_xs=1; DCBA<-max(A,B);
分；
教 学 安 排
一人一组，独立完成；
学生请假：指导教师无权批假！
病假：医务室以上医院证明 事假：辅导员签字（含电话号码） 除教务处特批外，学生累计超过3天 （不含3天），不再给出成绩，必须重修。
迟到早退15分钟或中途无故离开1小时
以上，按旷课处理。
教 学 安 排
座位表
教 学 安 排
实验室处于 视频监控中， 请遵守纪律！
比较，最终以十进制数显示出数值
大的一组数据值。
2、系统结构要求
时序比较器的总体结构框图如下图：
设 计 要 求
RESET：复位键。开机后按复位键，低电平有效，整个系 统复位。
AJ：确认键。当一组数据（X3~X0）设置完毕后，按“确认”键后， 输入的这组数据有效。 Y1：Y1常亮，表示等待输入第一组数据，若闪亮，则表示第一组数 据为大数。 Y2：Y2常亮，表示等待输入第二组数据，若闪亮，则表示第二组数 据为大数。 D3～D0：较大数输出端，驱动显示十进制数。
面 包 板 简 介
电源区的布局，有可能随不 同的产品而不同，图中所示的是 一种类型，将10个5孔孤岛划分 成2部分，每部分内部是连接的， 2部分之间不连接。这种布局， 相当于上下电源区共由8个25孔 孤岛组成。还有一种是将10个孤 岛划分成3、4、3，相当于上下 电源区共由4个20孔孤岛，8个15 孔孤岛组成。很多人不注意，就 会按以前的习惯使用，可能就会 出问题。因此，对待一个没有使 用过的面包板，在电源区使用前， 我们一般都先用万用表测量一下。
cnt8
显示结束(XSJS)
二、控制器的设计
控 制 器 设 计
(1)方案选择 每态一位触发器 每态多位触发器 数据选择器、时序寄存器、译码器实现 方案选择：本设计中，状态不多（4态），且 比较简单，适宜采用每态一位触发器。虽然 采用的触发器数目多，但可读性强且调试简 单 （2）设计 根据ASM图，可以写出D触发器，控制信号表 达式
故障排除方法 ★参数测量法 ｜
用万用表检测电路的各级直流电
压、电流值，并与正常理论值(图纸上
的标定值或正常产品工作时的实测值) 进行比较，从而发现故障。如测整机 电流，若电流过大，则说明有短路性 故障；反之，则说明有开路性故障。
进一步测各部分单元电压或电源可查
出哪一级电路不正常，从而找到故障
电 路 故 障 排 除 电 路 故 障 排 除
GAL16V8可编程器件实现控
制器电路和指示灯电路 （CUPL语言） 时钟设计、开关消抖
一、系统分析 （1）系统工作流程图：
设 计 过 程
开机
RESET
清零
输入第一 组数据
AJ
输入第二 组数据
AJ
显示 比较
（2）结构框图
Clr_all(清零) SetA(A置数)
Reset CP 控制器
电路故障排除
在电子电路调试过程中会遇到调试失败 ，出现电路故障的情况。可以通过观察对电路
故障进行查找。通常有不通电和通电两种观察
方式。对于新安装的电路，一般先进行不通电 观察，主要借助万用表检查元器件、连线和接
触不良等情况。若未发现问题，则可通电检查
电路有无打火、冒烟、元器件过热、焦臭味等 现象，此时注意力一定要集中，一旦发现异常
时序工作比较器
电子电路课程设计
课
1 2 3 4 5
程
目
的
巩固和深化前期电子电路所学知识。
掌握综合性和系统性电子电路的设计原则和方法。
进一步掌握电子电路的装配、调测技术。
培养科研、工程应用能力，自学、查找资料能力。 进一步提高科技论文的撰写和文档整理能力。 培养学生的创新意识和创新能力。
6
课程设计集中进行，2周，32学时，2学
故障排除方法
★电阻测量法
欧姆档
切断电源后，再用万用表欧姆挡测电路某两
点间的电阻，从而检查出电路的通断。如检查电 阻阻值是否改变、开关触点是否接触良好、线圈 内部是否断路、电容是否漏电、管子是否击穿等 。 在路测量：不断开外围电路测量，必须考虑 外围电路对测量电路的影响，主要用于大致判断 。 不在路测量：断开电路测量，用于准确测量
3、电气指标
设 计 要 求
(1)、数据输入采用并行送数，系统先后收到两组 8421BCD码数据后比较其大小，将大数输出，用十进 制数显示出来。 (2)、显示时间5S至10S，显示结束，电路自动清 零，进入初始状态。 (3)、开机后，人工操作RESET开关，使RESET＝0 整机清零，整机立即进入工作状态：LED1点亮表示 允许输入第一组数据Xa。 (4)、按一次AJ键，将Xa数据送入电路，同时LED2 灯亮，表示允许输入第二组数据Xb。 (5)、再按一次AJ键，Xb被确认输入，电路立即比 较大小，输出显示大数。 (6)、比较结果：Xa＞Xb,LED1闪亮、Xa<Xb, LED2闪亮、Xa=Xb，LED1和LED2交替闪亮。 (7)、系统设计要求用ASM图。
4、扩展指标
以串行方式从同一输入端口先后输入两组M ＝4的序列码，每输入完一位码值按一次确认 键，比较前后两组序列码码值的大小，并显示 出大数值。序列码中后面的码值高于前面的码 值。
设 计 要 求
5、设计条件 电源电压＋5V。
设 计 提 示
采用数字系统设计方法； 根据算法流程图建立ASM图； 控制器采用每态一位触发器实 现； 列数据明细表，设计数据处理 器；
电路 路故 故障 障排 排除 除 电
故障排除方法
★信号寻迹法 信号寻迹法常用示波器从前往后逐 级观测各级信号波形是否正常或有无波
形输出，从而发现故障的部位。
A、B属于 错误波形
电 路 故 障 排 除 电 路 故 障 排 除
故障排除方法
★替代法 通过以上分析故障的现象，用好 的元器件替代被怀疑有问题的元器件 来发现并排除故障。若故障消失，则
未经同意， 不得随意 调换座位！
优秀、良好、中等、及格和不及格；
不及格没有补考，需重修！
成 绩 评 定
课程设计分项成绩： 预习报告 10分 装配水平 10分 操作技能 30分
基本指标 20分
提高指标 10分 纪律按扣分处理
正式报告 20分 新颖性
加分）
10分（另外
一天半时间用于查阅参考资料，拟定设计 预 方案，设计电路草图。 学生进实验室必须交预习报告，否则不允 许进实验室，按旷课处理。 习 预习报告要求： 建议用软件进行前期仿真 独立完成，鼓励讨论，禁止抄袭； ！ 要 报告包含：查阅资料目录（写到预习坐标 纸上），电路草图（画到坐标纸上，必须画 求 原理图并标明管脚号），ASM图，数据明细表 周三提问 源程序（可编程器件实现）
或上讲台讲！
态度决定一切！ 细节决定成败！
希望同学们能够圆满完成课程设计！
(一)、技术指标 1、整体功能要求
现代工业控制和微机系统中离 不开数据处理器。时序比较器是数 据处理器的一个部分，它的功能是， 在同一组输入端口分两次送入两组 二进制码8421BCD数据，经过存储和
设 计 要 求
不要形成环路
电路装配
布局 集成电路缺口方向保持一致。 元件布局疏密合理。
元件位置合理
显示（上端），按键（下端），接口（
左端）
电路结构合理，按模块（单元电路）布局 模拟数字分开，大小信号分开，信号源 独立
电路装配
布局
按照功能模块集中
按信号传输方向安排功能模块
显示电路放在上方，接口电路左侧
AJ（A置数结束） SetB(B置数) AJ（B置数结束）
XS（显示计时） XSJS（显示计时结束）
AJ 数据处理器 LED1,LED2 十进制显示
（3）算法流程图->ASM图
RESET
S0
Clr_all
S1
SetA
0
AJ
S2
1
SetB
AJ
0
S3
1
XS
1
cnt8
0
（4）数据明细表