基于多种EDA工具的FPGA设计

摘要：介绍了利用多种EDA工具进行FPGA设计的实现原理及方法，其中包括设计输入、综合、功能仿真、实现、时序仿真、配置下载等具体内容。并以实际操作介绍了整个FPGA的设计流程。

关键词：FPGA 仿真 综合 EDA

在数字系统设计的今天，片上系统（SoC）技术的出现已经在设计领域引起深刻变革。为适应产品尽快上市的要求，设计者必须合理选择各EDA厂家提供的加速设计的工具软件，以使其产品在本领域良性发展。FPGA设计是当前数字系统设计领域中的重要方式之一。本文以多种EDA厂家工具为基础，系统介绍FPGA设计的流程。

1 数字逻辑划分与FPGA内部结构

图1所示为数字逻辑权状分类图，由其可以看出，现场可编程门阵列（FPGA）是专用集成电路中可编程逻辑器件的重要分支。

随着微电子工业的发展与进步，FPGA的集成度已经达到数百万门，如Xilinx公司的Xcv3200e最大门数为320万门，Altera公司的Apex20k1500e为150万门，且系统时钟频率已达到200MHz，支持多种I/I电压标准，并具有丰富的可重复利用的IP核，便于加速系统设计。

FPGA的内部资源（以Xilinx公司为例）一般分为可编程逻辑块CLB、输入输出块IOB和可编程连线PI三部分。通过编程控制PI连接各CLB单元，可以形成具有特定功能的电路。使用各公司的专用设计软件设计FPGA，最终可形成由PI控制CLB单元的位流文件。

Xilinx公司主推的Virtex系列FPGA产品采用0.22微米工艺，具有如下特性：支持9种I/O标准、4个延时锁定环、块存储与分布存储并存、可编程流水延时存储、热控制、配置速率为500Mb/s。而Altera公司的Apex20ke系列同样是其公司主推的FPGA产品，在内部嘏线资源方面与Xilinx公司产品不同。在Virtex器件中，分为双长线、单长线、长线几种，在布线时可以按最近原则进行取舍；而在Apex20ke中，连线仅为一种等长，所以在时序分析时比较准确。