基于Xilinx FPGA的异步设计工具链研究

发布时间：2020-04-10 03:17

【摘要】：当前的集成电路制造工艺已经趋向制程极限,多年来工艺革命掩盖的时钟歪斜、电源分布等同步设计短板将会成为制约芯片级集成电路系统产业发展的主因。拥有低功耗、低电磁辐射、模块化与可组合性设计、灵活性供电等优点的异步大规模集成电路设计将成为颠覆未来集成电路产业发展的主要推动力之一。但缺乏可用的EDA工具通常被认为是广泛采用异步设计的主要障碍。本文致力于研究开发出一套完整的可用于商业FPGA芯片的异步设计工具链。本文旨在构建总体的EDA设计流程框架结构,并基于此提出了一些可用于优化异步设计的综合方法。本文提出了Tangram工具链,它可以将RTL级的电路设计综合为相应Xilinx FPGA芯片的比特流。Tangram遵循捆绑数据(bundled data,简称BD)协议和Link-Joint模型,支持Xilinx FPGA芯片类型架构,并集成了Xilinx商业工具和第三方开源工具,可以较好的在FPGA芯片上实现用户定制的同步和异步电路设计。在此基础之上,本文基于Xilinx FPGA的xc6vlx240t-1ff1156芯片对一些典型的电路设计进行实验,并将Tangram工具链与ISE(Integrated Software Environment)和VTR(Verilog To Routing)等EDA工具进行了实验结果的比较,并对工具链的正确性,效率和扩展性等进行了分析论证。
【图文】：

设计流程,工具链

兰州大学硕士学位论文基于 Xilinx FPGA 的异步设计工具链研究计执行功能（行为）和时序仿真。Modelsim 也可以作 Tangram 工具链的仿真工具，与 ISim 相比功能更加研究中并未选用该软件，就不在此赘述。二、VTR 工具链VTR（Verilog-to-Routing）工具链是为开发 FPGA 结构和 EDA 研究提架的全球合作项目。VTR 设计流程将数字电路设计的 Verilog 描述和A 体系结构的 XML 描述作为输入。它由解析和综合组件（OdinII 工具化和技术映射组件（ABC 工具），封装、布局、布线和时序分析组件（）三个部分组成。VTR 最终生成电路设计在目标 FPGA 上运行速度和的结果，其还包括一组与设计流程一起工作的基准设计[36]。VTR 设计流程如图 2-8 所示，详述如下。

设计流程,硬宏,位置,布线

州大学硕士学位论文基于 Xilinx FPGA 的异步设计工具链研它可以通过“xdl-ncd2xdl”命令将 NCD 设计转换为 XDL，反之亦dl -xdl2ncd”命令将 XDL 设计转换为 NCD[37，40]。DL 可以用来表述 FPGA 设计，如能够表示映射（未布局和未布线分布局和未布线的设计，部分布局和布线的设计，完全布局和未布及包含硬宏和硬宏的实例和硬宏定义等。这些设计文件所在的设计 2-11 所示，，本课题利用 XDL 相关命令在 ISE 设计流程与用户自设计流程（即利用 RapidSmith 工具）之间交换设计。DL 也可以用于描述了 FPGA 资源信息，即 Xdlrc 文件。所有 XDL用到的与 FPGA 芯片资源相关的语句信息，都包含在 Xdlrc 文件中FPGA 芯片对应一个 Xdlrc 文件，可以通过“xdl report”命令生
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN405;TN791

【相似文献】