PLD(可編程器件)邏輯綜合步驟結束后,需要分析邏輯綜合結果是否正確。
Quarus Ⅱ工具提供四種手段分析邏輯綜合結果,包括:RTL Viewer、TechnologyViewer、PowerPlay Power Analyzer Tool、State MachineViewer。
RTL Viewer、TechnologyViewer是圖形分析工具,通過圖形方式分析邏輯綜合結果。PowerPlay Power Analyzer Tool是功耗分析工具,設計人員可以通過該工具分析電路功耗。State MachineViewer是狀態機分析工具,設計人員可以通過該工具判斷電路的狀態機是否正確。
圖一是RTL Viewer的界面,Technology Viewer與RTL Viewer的分析結果展示形式類似。RTL Viewer可以通過原理圖的方式展示RTL電路(RTL層級是使用代碼設計芯片的一個層級)映射的門級網單。
圖一左側展示了門級網單所用元器件或模塊的名稱及其引腳的名稱,圖一右側展示了各元器件或模塊的連接關系。
設計人員可以在RTL Viewer界面進行操作,如對某些信號或路徑進行約束操作。
相比于RTL Viewer,Technology Viewer可以直接展示出門級網單的門級連接,門級連接較RTL級連接更底層,設計人員可以通過Technology Viewer在門級層級對電路進行約束和調試等操作(根據課程介紹理解,RTL Viewer所展示的層級也可以從RTL層級轉換到門級層級,設計人員雙擊模塊可以進入模塊的底層結構,即門級結構)。
圖一,圖片來源:學堂在線《IC設計與方法》
圖二是PowerPlay Power Analyzer Tool的界面,設計人員可通過該界面進行功耗分析。
功耗分析在芯片設計中很重要。對于便攜式的設計,要求整個電路的功耗低;對于服務器級的或復雜的系統,因為芯片功耗會達到幾瓦(W),甚至幾十瓦(W),也要求設計出低功耗的芯片。
功耗分析基于功耗的計算公式:
W=CV2f
其中,W表示功耗,C表示等效電路的負載,V表示芯片工作的電源電壓,f表示芯片工作頻率。
等效電路的負載和芯片的工作頻率需要通過布局布線結束的電路圖中計算得出。除此之外,還需通過對門級電路仿真得出任意一個節點(根據網絡資料理解:能夠發送、接受、轉發的位置)的工作波形進行分析,得出每個節點在一定時間的波形翻轉次數,確定芯片的工作頻率(含個人理解)。
PowerPlay Power Analyzer Tool的界面需設置每個節點波形的翻轉率(個人理解:在一定時間的波形翻轉次數)。共有三種設置方式:
(1)沒經過門級仿真時,設計人員不知道每個節點翻轉率,可以設置默認翻轉率12.5%,通過這種方式計算的功耗是估計值。
(2)經過門級仿真后,得出準確的翻轉信息,通過仿真工具提供的文本文件設置翻轉率。
(3)經過門級仿真后,得出準確的翻轉信息,將仿真工具提供的VCD格式文件輸入到功耗分析工具設置翻轉率。
圖二,圖片來源:學堂在線《IC設計與方法》
圖三是功耗分析的結果界面,分析報告結果包括芯片的總功耗、詳細功耗、電路不同區域的功耗、不同信號及翻轉率的功耗。
圖三,圖片來源:學堂在線《IC設計與方法》
根據網絡資料,通過State Machine Viewer,設計人員可以得到如圖四狀態轉移圖。個人理解,設計人員可以根據圖四分析各個狀態之間的轉換關系。
圖四,圖片來源:百度文庫《EDA實驗報告四(狀態機實現序列檢測器的設計)》
審核編輯:劉清
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原文標題:芯片設計相關介紹(30)——PLD邏輯綜合結果分析
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