《通信原理实验》课程电子教案（PPT讲稿）Verilog HDL数字系统设计与综合实验——第08讲 可综合设计

第八讲可综合设计 西安邮电学院通信工程系 第八讲可综合设计与时序仿真 内容： 冬逻辑综合概念 ÷逻辑综合流程和工具 Verilog可综合语句 冬RTL级可综合设计 时序仿真

第八讲 可综合设计 西安邮电学院通信工程系 第 八讲 可综合设计与时序仿真 内容： ❖ 逻辑综合概念 ❖ 逻辑综合流程和工具 ❖ Verilog可综合语句 ❖ RTL级可综合设计 ❖ 时序仿真

第八讲可综合设计 西安邮电学院通信工程系 Verilog HDL的设计流程 技术指标： 系统描述 用文字表示 用算法表示 系统仿真 用高级行为的erilog模块表示 RTL级设计 RTL/功能级： ↓ 用可综合的Verilog模块表示 功能（前）仿真 ↓ 门级/结构级： 逻辑综合 用实例引用的Verilog模块表示 1 门级仿真 版图布局/物理级： ↓ 用几何形状来表示 布局布线 ↓ 后仿真

第八讲 可综合设计 西安邮电学院通信工程系 Verilog HDL 的设计流程 技术指标： 用文字表示 用算法表示 用高级行为的Verilog模块表示 RTL/功能级： 用可综合的Verilog模块表示 门级/结构级： 用实例引用的Verilog模块表示 版图布局/物理级： 用几何形状来表示 功能(前)仿真 系统描述 逻辑综合 系统仿真 后仿真 布局布线 门级仿真 RTL级设计

第八讲可综合设计 西安邮电学院通信工程系 逻辑综合概念 逻辑综合：将DL模块的行为描述转换成门级电路，并优化电路结构。 always @(a or b or c or d or sel) begin inferred mux_out case(sel) 2'b00:mux_out a; QU 2b'01:mux_out b; sel 2b'10:mux_out c; 2'b11:mux out d; endcase Translation Optimization

第八讲 可综合设计 西安邮电学院通信工程系 逻辑综合概念 逻辑综合：将HDL模块的行为描述转换成门级电路，并优化电路结构

第八讲可综合设计 西安邮电学院通信工程系 逻辑综合流程和工具 Verilog Technology Model Library 常用的综合工具： Synplify Synthesis Designer compiler Compiler Timing Analysis Netlist Place/Route Text Output Test Simulation Vectors Waveform

第八讲 可综合设计 西安邮电学院通信工程系 逻辑综合流程和工具 常用的综合工具： - Synplify - Designer compiler - . . . .

第八讲可综合设计 西安邮电学院通信工程系 逻辑综合过程 冬逻辑综合分为两个主要阶段。第一阶段是工艺无关阶段，设计的处理不 考虑最后的实现工艺。在此阶段进行组合逻辑的主要优化工作。第二阶 段是工艺映射阶段，将设计转换成与工艺库内元件相匹配的形式。 HDL描述 设计约束 工艺库 转换 优化 映射 引擎 引擎 引擎 2级逻辑功能 优化后逻辑 工艺实现网表

第八讲 可综合设计 西安邮电学院通信工程系 逻辑综合过程 ❖ 逻辑综合分为两个主要阶段。第一阶段是工艺无关阶段，设计的处理不 考虑最后的实现工艺。在此阶段进行组合逻辑的主要优化工作。第二阶 段是工艺映射阶段，将设计转换成与工艺库内元件相匹配的形式。 HDL描述 转换 引擎 2级逻辑功能 优化后逻辑 工艺实现网表 工艺库 优化 引擎 映射 引擎 设计约束

第八讲可综合设计 西安邮电学院通信工程系 工艺库与设计约束 工艺库（标准单元库）：是由器件制造公司提供的库 单元集合。库单元可以是基本逻辑门或宏单元，用 verilog或其它语言建模，描述库单元的特性包括：单 元的功能、时序、功耗和面积。 冬设计约束：通常包含如下内容。 ■时序：电路必须满足的时序要求。 面积 面积：最终电路实现的面积或资 源占用量。 ·功耗：电路功耗不得超过的上界。 ·工作环境：管脚分布与输入输出 延时 延时、驱动强度和负载，环境温 度，电压等。 如图示：面积与速度的折中

第八讲 可综合设计 西安邮电学院通信工程系 工艺库与设计约束 ❖ 工艺库（标准单元库）：是由器件制造公司提供的库 单元集合。库单元可以是基本逻辑门或宏单元，用 verilog或其它语言建模，描述库单元的特性包括：单 元的功能、时序、功耗和面积。 ❖ 设计约束：通常包含如下内容。 ▪ 时序：电路必须满足的时序要求。 ▪ 面积：最终电路实现的面积或资 源占用量。 ▪ 功耗：电路功耗不得超过的上界。 ▪ 工作环境：管脚分布与输入输出 延时、驱动强度和负载，环境温 度，电压等。 延时 面积 如图示：面积与速度的折中

第八讲可综合设计 西安邮电学院通信工程系 逻辑综合实例 a3:0] 301 相等比较器： 3:U b3:0] 301 30 module compare(f,a,b); synplify综合的原理图 input [3:0]a,b; XOR2 b30 outputf reg f 30 always @(a or b) XOR2 OR2 NOR2 if (a ==b) f<=1b1; 2 fNE_2 f NE XOR2 else OR2 f<=1b0; fNE 1 endmodule XOR2 Synplify)用ACTEL的FPGA 工艺库综合的电路图

第八讲 可综合设计 西安邮电学院通信工程系 逻辑综合实例 相等比较器： module compare(f, a, b); input [3:0] a,b; output f; reg f; always @(a or b) if(a == b) f <= 1’b1; else f <= 1’b0; endmodule synplify综合的原理图 Synplify用ACTEL的FPGA 工艺库综合的电路图

第八讲可综合设计 西安邮电学院通信工程系 逻辑综合实例 b[3:01 a30 f_NE_a.G_2 f_NE_a.G_6_i_a2 Synplify用ALTERA的 FPGA工艺库综合的门 级电路图 NE_a.G_6_i_x2 f_0×G_2 f_NE.G_6 f_NE.G 4 a2416FF6 a2410009 b3:01 Synplify,用ALTERA的 a3:0]2 [3可 fNE FPGA工艺库综合的逻 f NE_a 辑单元映射电路图 a496666 fO_x

第八讲 可综合设计 西安邮电学院通信工程系 逻辑综合实例 Synplify用ALTERA的 FPGA工艺库综合的门 级电路图 Synplify用ALTERA的 FPGA工艺库综合的逻 辑单元映射电路图

第八讲可综合设计 西安邮电学院通信工程系 RTL级设计 RTL模型中的信号代表了硬件中数据的实际移动方向以及电路的 互连关系； 文 RTL模型中的语句与实际寄存器的结构模型之间存在直接的映射 关系； 必 RTL模型指定了寄存器级的电路元件之间的连接关系，但隐藏了 电路结构； 必 RTL模型指定了存储单元的复用结构及总线： 的 RTL模型中明确指定了各个寄存器的驱动时钟； RTL模型中通常不采用抽象的数据类型

第八讲 可综合设计 西安邮电学院通信工程系 RTL级设计 ❖ RTL模型中的信号代表了硬件中数据的实际移动方向以及电路的 互连关系； ❖ RTL模型中的语句与实际寄存器的结构模型之间存在直接的映射 关系； ❖ RTL模型指定了寄存器级的电路元件之间的连接关系，但隐藏了 电路结构； ❖ RTL模型指定了存储单元的复用结构及总线； ❖ RTL模型中明确指定了各个寄存器的驱动时钟； ❖ RTL模型中通常不采用抽象的数据类型

第八讲可综合设计 西安邮电学院通信工程系 RTL级可综合设计 Verilog可综合语句 函数function 不支持综合的Verilog语句 任务task 过程块 锁存器推断 寄存器 阻塞及非阻塞赋值 敏感列表 复位 持续赋值 资源共享 条件结构 复杂操作与宏库

第八讲 可综合设计 西安邮电学院通信工程系 RTL级可综合设计 • Verilog可综合语句 • 不支持综合的Verilog语句 • 过程块 • 寄存器 • 敏感列表 • 持续赋值 • 条件结构 • 函数function • 任务task • 锁存器推断 • 阻塞及非阻塞赋值 • 复位 • 资源共享 • 复杂操作与宏库