FPGA编译器XDV2B用户界面的设计与开发
这是一篇关于FPGA,EDA,人机交互,Qt,信号与槽的论文, 主要内容为现场可编程门阵列(FPGA)具有集成度高、逻辑资源丰富、设计灵活、开发成本低等优点,在国防和民用电子系统设计中得到广泛的应用,并将在未来5G技术的发展中占据核心地位。然而支持FPGA的EDA软件目前由国外企业垄断,是严重阻碍我国芯片发展的一个瓶颈。因此,随着国产FPGA芯片的不断推出,充分利用现有的科研成果,研究和开发与之相配套的拥有自主知识产权的支持FPGA的EDA软件迫在眉睫。在此背景下,本文通过学习FPGA相关理论、Qt开发技术以及人机交互理论,设计并开发了FPGA编译器XDV2B的用户界面。本文的主要工作如下:(1)基于需求分析和人机交互界面相关理论对XDV2B用户界面进行设计。通过将MVC模型和Qt信号与槽机制结合设计了XDV2B用户界面的分层架构模型。同时,设计了XDV2B用户界面的结构。该结构包含FPGA编译流程的多个模块。(2)在Fedora17系统下基于Qt平台对XDV2B用户界面进行开发。资源管理模块使用QTreeWidget树形控件实现以树形结构对项目文件进行管理与归档;编辑模块使用QsciScintilla文本编辑库实现Verilog语言关键字高亮、注释标记、关键字自动补全以及代码行号等功能;信息反馈模块使用QProcess类方法实现集成工具输出信息实时读取并显示;工具栏及菜单栏基于信号与槽机制使用QProcess调用集成工具实现编译功能。(3)针对影响用户界面编译效率的问题,通过脚本调用方式对XDV2B用户界面进行优化。使用Perl语言编写脚本将复杂繁琐的编译工具调用简易化。在脚本中将每个工具的使用进行单独的封装,包括文件信息读取、结果文件保存、超时判断以及操作命令输入等。(4)通过综合测试来验证XDV2B用户界面的性能及功能。使用用户界面运行多个不同规模的电路并记录运行信息,分析测试结果。本文设计开发的FPGA编译器XDV2B用户界面,分为交互模式和运行模式,可以进行完整的FPGA编译流程,支持中间网表可视化、布局布线可视化、位流文件可视化以及一步执行功能。综合测试结果表明用户界面所有功能模块均可以正常运行,用户界面表现均符合预期设计,满足开发需求。
FPGA编译器XDV2B用户界面的设计与开发
这是一篇关于FPGA,EDA,人机交互,Qt,信号与槽的论文, 主要内容为现场可编程门阵列(FPGA)具有集成度高、逻辑资源丰富、设计灵活、开发成本低等优点,在国防和民用电子系统设计中得到广泛的应用,并将在未来5G技术的发展中占据核心地位。然而支持FPGA的EDA软件目前由国外企业垄断,是严重阻碍我国芯片发展的一个瓶颈。因此,随着国产FPGA芯片的不断推出,充分利用现有的科研成果,研究和开发与之相配套的拥有自主知识产权的支持FPGA的EDA软件迫在眉睫。在此背景下,本文通过学习FPGA相关理论、Qt开发技术以及人机交互理论,设计并开发了FPGA编译器XDV2B的用户界面。本文的主要工作如下:(1)基于需求分析和人机交互界面相关理论对XDV2B用户界面进行设计。通过将MVC模型和Qt信号与槽机制结合设计了XDV2B用户界面的分层架构模型。同时,设计了XDV2B用户界面的结构。该结构包含FPGA编译流程的多个模块。(2)在Fedora17系统下基于Qt平台对XDV2B用户界面进行开发。资源管理模块使用QTreeWidget树形控件实现以树形结构对项目文件进行管理与归档;编辑模块使用QsciScintilla文本编辑库实现Verilog语言关键字高亮、注释标记、关键字自动补全以及代码行号等功能;信息反馈模块使用QProcess类方法实现集成工具输出信息实时读取并显示;工具栏及菜单栏基于信号与槽机制使用QProcess调用集成工具实现编译功能。(3)针对影响用户界面编译效率的问题,通过脚本调用方式对XDV2B用户界面进行优化。使用Perl语言编写脚本将复杂繁琐的编译工具调用简易化。在脚本中将每个工具的使用进行单独的封装,包括文件信息读取、结果文件保存、超时判断以及操作命令输入等。(4)通过综合测试来验证XDV2B用户界面的性能及功能。使用用户界面运行多个不同规模的电路并记录运行信息,分析测试结果。本文设计开发的FPGA编译器XDV2B用户界面,分为交互模式和运行模式,可以进行完整的FPGA编译流程,支持中间网表可视化、布局布线可视化、位流文件可视化以及一步执行功能。综合测试结果表明用户界面所有功能模块均可以正常运行,用户界面表现均符合预期设计,满足开发需求。
0.15μm GaAs pHEMT工艺PDK及模型库技术研究
这是一篇关于EDA,PDK,GaAs pHEMT,Pcell,质量检查,设计规则,模型库的论文, 主要内容为随着射频集成电路设计需求不断提高以及应用场景的扩大,为了保证设计芯片可以实现预期功能,必须对半导体工艺制程和电路设计进行高度的优化和协同,工艺设计组件(Process Design Kit,PDK)作为两者间的接口,可以帮助在设计师和制造师之间搭建高效的沟通桥梁,为集成电路设计提供必要的工具,是集成电路设计和制造的关键环节。集成电路和EDA的发展是我国目前的卡脖子问题,PDK作为集成电路设计与EDA工具之间的桥梁,可以推动两者间的相互发展。但国内对PDK技术的开发研究还尚有不足,一方面,商用PDK中包含晶圆代工厂的知识产权(IP)和半导体工艺信息,用户不可编辑修改;另一方面,PDK是由EDA专用脚本语言编写开发,不具有可移植性,即不可在不同EDA工具中使用,大大限制了国产EDA工具的发展。此外,随着半导体工艺制程不断演进,设计规则逐渐复杂,也对PDK开发提出了更高的要求,PDK质量验证结果关乎芯片性能,一套优异的PDK可以减少设计和制造过程中的错误。针对以上问题,本文的工作和创新如下:(1)详细讲述了PDK中每一组成部分在电路设计中的工作原理和作用,分析PDK应用环境以及不同EDA工具下的开发方式,针对其限制性,提出使用图形化编辑器和开源Tcl、Python脚本语言的PDK开发方法,相对于SKILL和AEL编程,本文所提出的PDK开发方式不仅具有较高的开发效率,而且可以实现在不同EDA工具之间的互操作性,开发的PDK可以在国产EDA工具中调用。(2)使用本文所提PDK开发方法,并基于国产EDA平台(华大九天Aether MW,Aether Micro Wave)完成了国内某代工厂0.15μm Ga As p HEMT工艺的整套PDK开发以及模型库的建立与集成工作,包括器件组件描述格式、技术文件、参数化单元、物理验证文件DRC、LVS开发,详细给出了开发步骤以及实际工程应用中的注意事项,其中,通过使用Tcl语言编写回调函数,解决了CDF参数输入值不符合工艺限制的问题,在各CDF参数之间建立了联系。实现了包括增强/耗尽型HEMT、单栅/双栅/三栅/四栅开关器件、二极管、MIM/Stack电容、薄膜电阻、圆形/方形电感、各种传输线、焊盘和背孔等9个器件类型的36个Pcell(Parameteried cell)单元。研究了PDK中模型库(以HEMT、电阻、电感、电容、传输线为例)的建立方法,完成了该工艺下模型的建立并集成到本文PDK中以便使用EDA软件进行仿真设计。(3)在PDK的验证中,传统的质量检查方法通常需要测试人员手动赋值CDF参数并建立相关测试用例,但测试用例难以覆盖所有器件结构,而且十分耗时,增加了设计周期。对此,本文提出采用脚本程序自动建立测试用例的PDK质量检查方法,考虑更多的Pcell结构,从而使验证结果具有代表性和准确性并提高了效率。在PDK质量检查后,将0.15μm Ga As p HEMT PDK在国产EDA工具中用于电路设计和仿真验证,即在华大九天Aether MW平台完成共源共栅单级低噪声放大器的原理图设计和仿真与版图的设计和验证,其结果表明本文PDK可以与国产EDA工具实现无缝衔接。此外,本文开发出相同工艺的ADS PDK,并在ADS中完成上述电路的设计与仿真,对比Aether MW中的仿真结果,说明本文PDK与模型库开发方式的准确性。
数字机顶盒芯片的电源管理系统设计
这是一篇关于数字机顶盒,PMU,低功耗,EDA,软硬件协作的论文, 主要内容为中国机顶盒的发展史已长达20多年。随着电子技术的进步,数字机顶盒也得到了迅速发展。伴随机顶盒功能多样化的发展,要求外围硬件资源的配置增加,势必导致了功耗的增加。在这种情况下,构建稳定可靠且低功耗的电源管理至关重要。电源管理系统(PMU)的设计也被广泛应用在其他电子设备上。本文采取软硬件协作的方式,在SOC(System On Chip)上实现数字机顶盒的电源管理的设计和验证。本文设计了多种电源管理系统方案,共同协作。其一,本文设计了一个PMU方案。PMU位于常开区域里面,主要功能是控制数字机顶盒芯片可关断域内相关芯片的上电和下电工作。在芯片处于低负载工作的时候,根据不同的工作场景,控制相关的电源关断或开启。其二,本文设计了一个内核电源管理系统CORE＿PMU方案。CORE＿PMU位于可关断域内,是由寄存器控制的独立硬件设计,用来控制和管理A55四个内核电源域的关断和重启。本文还支持DVFS(Dynamic Voltage and Frequency Scaling)技术,动态调节A55电压和频率,最大程度的降低芯片的运行功耗;支持CRC(Cyclic Redundancy Check)算法,完成校验机顶盒芯片的寄存器值;支持多种电源模式、工作模式;支持shell语言编写的CPF(Common power format)文件。最后完成基于Linux平台和EDA工具对PMU模块的仿真验证和完成芯片设计流程的低功耗设计的验证,并使芯片的功能覆盖率达到100%。实现使用DSOS104A KEYSIGHT示波器验证可关断域相关电源的关断和开启。通过多种低功耗设计,最大程度的降低芯片功耗。并基于TSMC 28 nm工艺流片,完成芯片的功耗测试。测得电源管理系统的功耗为55.6μW,经过调研,已达到电源管理芯片较低功耗的水平。测得数字机顶盒芯片在待机模式下(深度睡眠模式)的功耗为0.119 W,低于国家规定的机顶盒待机功耗0.5 W的要求,达到一级能效的标准,实现电源管理系统设计的既定目标。
FPGA编译器XDV2B用户界面的设计与开发
这是一篇关于FPGA,EDA,人机交互,Qt,信号与槽的论文, 主要内容为现场可编程门阵列(FPGA)具有集成度高、逻辑资源丰富、设计灵活、开发成本低等优点,在国防和民用电子系统设计中得到广泛的应用,并将在未来5G技术的发展中占据核心地位。然而支持FPGA的EDA软件目前由国外企业垄断,是严重阻碍我国芯片发展的一个瓶颈。因此,随着国产FPGA芯片的不断推出,充分利用现有的科研成果,研究和开发与之相配套的拥有自主知识产权的支持FPGA的EDA软件迫在眉睫。在此背景下,本文通过学习FPGA相关理论、Qt开发技术以及人机交互理论,设计并开发了FPGA编译器XDV2B的用户界面。本文的主要工作如下:(1)基于需求分析和人机交互界面相关理论对XDV2B用户界面进行设计。通过将MVC模型和Qt信号与槽机制结合设计了XDV2B用户界面的分层架构模型。同时,设计了XDV2B用户界面的结构。该结构包含FPGA编译流程的多个模块。(2)在Fedora17系统下基于Qt平台对XDV2B用户界面进行开发。资源管理模块使用QTreeWidget树形控件实现以树形结构对项目文件进行管理与归档;编辑模块使用QsciScintilla文本编辑库实现Verilog语言关键字高亮、注释标记、关键字自动补全以及代码行号等功能;信息反馈模块使用QProcess类方法实现集成工具输出信息实时读取并显示;工具栏及菜单栏基于信号与槽机制使用QProcess调用集成工具实现编译功能。(3)针对影响用户界面编译效率的问题,通过脚本调用方式对XDV2B用户界面进行优化。使用Perl语言编写脚本将复杂繁琐的编译工具调用简易化。在脚本中将每个工具的使用进行单独的封装,包括文件信息读取、结果文件保存、超时判断以及操作命令输入等。(4)通过综合测试来验证XDV2B用户界面的性能及功能。使用用户界面运行多个不同规模的电路并记录运行信息,分析测试结果。本文设计开发的FPGA编译器XDV2B用户界面,分为交互模式和运行模式,可以进行完整的FPGA编译流程,支持中间网表可视化、布局布线可视化、位流文件可视化以及一步执行功能。综合测试结果表明用户界面所有功能模块均可以正常运行,用户界面表现均符合预期设计,满足开发需求。
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