Разработка методов и средств проектирования полузаказных микросхем с применением имитаторов

• Автор: Денисов, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 Методология проектирования аппаратуры специального назначения

1.1 Методология дискретных элементов

1.1.1 Средства и методы проектирования

1.1.2 Основные этапы методологии дискретных элементов

1.2 Методология БМК

1.2.1 Конструктивные особенности БМК

1.2.2 Методы проектирования

1.2.3 Средства проектирования

1.2.4 Маршрут проектирования полузаказной БИС

1.2.5 Библиотека ячеек БМК
1.2.6 Основные этапы методологии БМК
1.3 Методология ПЛИС-БМК
1.3.1 Конструктивные особенности ПЛИС
1.3.2 Методы проектирования
1.3.3 Библиотека ячеек
1.3.4 Маршрут проектирования
1.3.5 Методы перевода проекта ПЛИС в базис БМК
1.3.6 Импортозамещающая технология ПЛИС - БМК
1.4 Практическая применимость методологий ПЛИС-БМК
2 Методология БМК - ПЛИС - БМК
2.1 Основные этапы методологии БМК - ПЛИС - БМК
2.2 Методы и правила проектирования
2.2.1 Общие правила разработки подсхем
2.2.2 Правила применения триггеров
2.2.3 Правила разработки синхронных схем
2.2.4 Правила разработки асинхронных схем
2.2.5 Правила разработки комбинационных схем
2.2.6 Правила согласования синхронных и асинхронных сигналов

2.2.7 Правила использования периферийных ячеек
2.2.8 Правила тестирования
2.2.9 Метод прототипирования
2.3 Библиотека БМК для бездефектного проектирования
2.3.1 Структура библиотеки
2.3.2 Система обозначений библиотеки ячеек
2.3.3 Функциональный состав библиотеки ячеек
2.3.4 Учёт специфики БМК
2.4 Средства проектирования
2.4.1 Основные характеристики подсистемы функционально-логического моделирования
2.4.2 Подсистема аттестации проекта
2.5 Маршрут и методика проектирования полузаказной микросхемы с
применением имитатора
2.5.1 Этап разработки и функциональной верификации логической схемы
2.5.2 Этап разработки топологии
2.5.3 Этап прототипирования и исследования имитатора в аппаратуре
2.5.4 Этап аттестации проекта
2.6 Преимущества методологии БМК - ПЛИС - БМК
3 Разработка средств прототипирования полузаказных микросхем
3.1 Принципы конвертации проекга БИС в базис ПЛИС
3.2 Выбор семейства ПЛИС
3.3 Разработка функциональных аналогов библиотечных ячеек БМК в базисе

3.3.1 Структура конфигурируемого логического блока ПЛИС фирмы ХІЬШХ
3.3.2 Особенности библиотеки ячеек БМК
3.3.3 Функциональные аналоги триггеров
3.4 Разработка конструкции имитаторов
3.5 Программные средства прототипирования

3.5.1 Подготовка описания проекта БИС
3.5.2 Формирование программы зашивки ПЛИС
3.5.3 Специализация имитатора
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А АКТЫ О ВНЕДРЕНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИИ

Таким образом, при разработке проектов ПЛИС применяется метод синхронного проектирования, который очень сложно реализуется на БМК из-за его ограниченных трассировочных и функциональных ресурсов. В БМК, как правило, используется два слоя трассировки, одним из которых является поликремний, вносящий значительную задержку при распространении сигналов. Применение при синхронном проектировании фронтовых триггеров после каждого цикла обработки информации требует значительного объёма поля БМК.
1.3.3 Библиотека ячеек
Библиотека ПЛИС имеет два уровня: основу библиотеки составляют базовые примитивы, входящие в состав конструктивных макроблоков, а на их основе строится библиотека функциональных макроэлементов. Базовыми примитивами являются простые и сложные логические элементы, инверторы, буферы (в том числе с тристабильными выходами), триггеры D - и Т- типа, а также мультиплексоры. Базовые примитивы позволяют реализовывать практически сколь угодно сложные макроэлементы, вплоть до процессорных ядер [ 61 ].
Следует отметить, что схемотехника макроэлементов определяется составом базовых примитивов и структурой конструктивных микроблоков и она строго ориентирована на синхронное проектирование. Триггеры и макроэлементы на их основе, как правило, имеют сигналы разрешения подачи синхроимпульсов, синхронные входы предустановки и сброса, а также глобальный асинхронный вход сброса по включению питания. Причём, этот вход может быть недоступен пользователю и используется по умолчанию. В силу того, что базовые примитивы являются универсальными, они функционально избыточны. Например, объем базовых D-триггеров ПЛИС фирмы ALTERA составляет 11-13 вентилей [62], ПЛИС фирмы XILINX - 9 вентилей [63 ], ПЛИС фирмы ACTEL в 10 вентилей [ 64 ]. Объем этих триггеров в базисе ячеек БМК с учетом входа глобальной установки составляет 16-18 вентилей.