Автоматизация ранних этапов проектирования цифровых устройств на ПЛИС на основе двухуровневого макромоделирования

• Автор: Гришин, Роман Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 193 с. : ил.

Содержание
Содержание

Перечень используемых сокращений

Введение

Глава 1. Анализ методов проектирования цифровых устройств

на ПЛИС, цель и задачи работы

1.1 Анализ современных ПЛИС

1.1.1 ПЛИС архитектуры СР1ЛЗ

1.1.2 ПЛИС архитектуры БРвА

1.1.3 Классификация ПЛИС по типу памяти конфигурации

1.1.4 Частные критерии ПЛИС и ЦУ на основе ПЛИС
1.2 Методы проектирования ЦУ на ПЛИС
1.3 САПР проектирования ЦУ на ПЛИС
1.4 Цель и задачи диссертационного исследования
Глава 2. Метод двухуровневого макромоделирования ЦУ на ПЛИС
2.1 Классификация моделей и макромоделей
2.2 Метод двухуровневого макромоделирования
2.3 Процедуры формирования макромоделей
2.4 Процедура оценки выходных параметров ЦУ с использованием метода двухуровневого ММ
2.5 Структурно-параметрический синтез ЦУ на основе ПЛИС
с использованием метода двухуровневого макромоделирования
2.6 Выводы
Глава 3. Библиотека макромоделей
3.1 Общие принципы создания макромоделей
3.1.1 Исследуемые выходные параметры, единицы
измерения параметров
3.1.2 Способы представления и создания макромоделей
3.2 Макромодели верхнего уровня (ММ ВУ)
3.2.1 Определение множества моделируемых СФ-блоков
3.2.2 Библиотека ММ ВУ для выбранных СФ-блоков
3.3 Макромодели нижнего уровня (ММ НУ)
3.3.1 Сумматор
3.3.2 Счетчик
3.3.3 Блок поразрядных логических операций
3.3.4 Умножитель
3.3.5 Блок памяти
3.3.6 Блок извлечения квадратного корня
3.4 Экспериментальная проверка метода оценки выходных параметров макромоделей ВУ
3.4.1 Буфер типа «очередь» (FIFO)
3.4.2 Фильтр с конечной импульсной характеристикой
3.5 Выводы
Глава 4. САПР ЦУ на ПЛИС на основе метода
двухуровневого макромоделирования
4.1 Общий алгоритм работы САПР
4.2 Структура САПР
4.3 Программная реализация САПР на основе двухуровневого макромоделирования
4.3.1 Основные типы и структуры данных
4.3.2 Структура базы данных
4.3.3 Интерфейс пользователя
4.3.4 Алгоритмы расчета
4.4 Оценка быстродействия прототипа САПР
4.5 Выводы
Глава 5. Практическое применение метода двухуровневого макромоделирования ЦУ на ПЛИС
5.1 Многоканальный регистратор сигналов РИЦ
5.1.1 Постановка задачи
5.1.2 Подготовка макромоделей
5.1.3 Анализ блока управления с использованием МДМ
5.1.4 Оценка выходных параметров тракта передачи с использованием прототипа САПР
5.2 Анализ различных вариантов реализации алгоритма
ГОСТ 2
5.2.1 Анализ алгоритма
5.2.2 Создание макромодели таблицы замен
5.2.3 Создание ММ ВУ модуля ОШК
5.2.4 Оценка выходных параметров шифрователя
5.2.5 Анализ результатов
5.3 Выводы
Заключение
Литература
Приложение А. Текст скрипта для автоматизации экспериментов
с использованием САПР Altera Quartus-II Приложение Б. Подпрограммы для автоматизации регрессионного анализа в Scilab
Приложение В. Вывод расчетных формул для некоторых макромоделей верхнего и нижнего уровней

ТП) составлять полное описание проектируемого устройства для каждого варианта слишком трудоёмко;
- исходными данными для большинства САПР является полное описание устройства (в той или иной форме), в то время как такое описание может быть создано лишь после разработки алгоритма функционирования устройства;
- для получения выходных параметров разрабатываемого устройства необходимо пройти весь цикл проектирования в рамках данной САПР. В то время как сами по себе результаты таких сложных этапов, как логический и технологический синтез, для всех анализируемых вариантов устройства, скорее всего, не понадобятся в дальнейшем;
- если задача- заключается в подготовке ТП, то по результатам проведенных исследований может быть принято решение о программной реализации всего устройства. В этом случае работа по генерации ЮЪ-кода и синтезу окажется ненужной, равно как модули САПР, выполняющие эти операции;
- для сравнительного анализа ПЛИС различных производителей необходимо освоить САПР проектирования на ПЛИС каждого производителя, либо приобрести дорогостоящие универсальные САПР сторонних фирм.
Как видно из приведенного обзора, использование существующих САПР в ходе ранних этапов проектирования связано со значительными трудностями и трудозатратами, которые не соответствуют задачам этих этапов.
1.4 Цель и задачи диссертационного исследования
Приведенный выше аналитический обзор показал, что применяемые в настоящее время маршруты проектирования, методы и средства оценки выходных параметров ЦУ на ПЛИС затрудняют многовариантный анализ способов построения ЦУ на ПЛИС в ходе ранних этапов проектирования, что не соответствует требованиям этих этапов; отсутствуют средства автоматизации