《FPGA設計:基於團隊的最佳實踐》根據FPGA設計實踐中的經驗總結，介紹了一套適用於FPGA設計的最佳實用設計方法學。該方法學涉及了整個FPGA設計流程，從編寫設計規範到RTL代碼設計，再到設計驗證，幾乎涵蓋了從基本到高級的所有技巧。全書共分為14章，主要包括設計初期的項目管理、設計說明書、FPGA器件選擇、團隊設計環境，以及設計過程中的電路板布局、功耗、RTL設計、IP重用、功能驗證、時序收斂，設計完成後的線上調試和設計簽收等內容，並針對設計中常見的問題和設計最佳化提供了具體的指導。《FPGA設計:基於團隊的最佳實踐》主要講述了FPGA設計過程中的經驗、方法及技巧，有助於客戶解決複雜FPGA設計中的各類問題，對獲得高性能設計及縮短設計周期有很大的幫助。《FPGA設計:基於團隊的最佳實踐》可以作為電子工程類、自動控制類、計算機類本科高年級及研究生教學用書，也可供其他工程人員自學與參考。
基本介紹
- 外文名：FPGA Design Best Practices for Team-based Design
- 書名：FPGA設計:基於團隊的最佳實踐
- 作者：辛普森 (Philip Simpson)
- 類型：計算機與網際網路
- 出版日期：2014年1月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787111452645
- 譯者：何春
- 出版社：機械工業出版社
- 頁數：135頁
- 開本：16
- 品牌：機械工業出版社
基本介紹,內容簡介,作者簡介,圖書目錄,
基本介紹
內容簡介
《FPGA設計:基於團隊的最佳實踐》主要介紹設計過程中的經驗、方法及技巧。
作者簡介
作者:(美國)辛普森 譯者:何春
圖書目錄
譯者序
原書序
第1章 FPGA設計成功的最佳實踐 1
1.1引言
第2章 項目管理 4
2.1 項目管理的作用
2.1.1 項目管理的階段
2.1.2 項目持續時間的估算
2.1.3 計畫
第3章 設計說明書 7
3.1 設計說明書：溝通是成功的關鍵
3.1.1 高級功能說明書
3.1.2 功能設計說明書 8
第4章 資源調查 12
4.1 引言
4.2 工程資源
4.3 第三方IP 13
4.4 FPGA器件選擇 13
4.4.1 FPGA器件的特殊功能
4.4.2 FPGA的規模選型 21
4.4.3 速度需求 22
4.4.4 引腳 23
4.4.5 功耗
4.4.6 IP的可用性
4.4.7 器件的可用性
4.4.8 小結
第5章 設計環境 25
5.1 引言
5.2 腳本化環境
5.3 與版本控制軟體的互動 26
5.4 問題跟蹤系統的使用 27
5.5 回歸測試系統
5.6 如何升級FPGA設計工具的版本 27
5.7 FPGA設計環境中常用的工具 28
第6章 電路板設計 30
6.1 FPGA器件給電路板設計帶來的挑戰
6.2 工程師的角色和職責 31
6.2.1 FPGA工程師
6.2.2 PCB設計工程師
6.2.3 信號完整性設計工程師 32
6.3 功耗和散熱問題 33
6.3.1 濾除電源噪聲 33
6.3.2 電源分配 34
6.4 信號的完整性
6.4.1 信號完整性問題的類型
6.4.2 電磁干擾 35
6.5 FPGA引腳分配的設計流程 36
6.5.1 流程1：由FPGA設計師主動
6.5.2 流程2：由電路板設計師主動 38
6.5.3 FPGA設計師和電路板設計師如何進行引腳改動的溝通 39
6.6 電路板設計的審查要點
第7章 功耗和熱分析 41
7.1 引言
7.2 功耗的基本要素
7.2.1 靜態功耗
7.2.2 動態功耗
7.2.3 輸入/輸出功耗 42
7.2.4 浪涌電流
7.2.5 配置功耗
7.3 準確估計功耗的關鍵因素
7.3.1 FPGA電路的準確功耗模型 43
7.3.2 每個信號的準確數據切換率
7.3.3 準確的運行條件
7.3.4 資源利用 44
7.4 設計周期早期的功耗估計（電源規劃） 45
7.5 基於仿真的功耗估計（設計的功耗驗證） 46
7.5.1 局部仿真 48
7.6 功耗估計的最佳實踐方法
第8章 RTL代碼設計 50
8.1 介紹
8.2 常用術語
8.3 對有ASIC設計背景的工程師的建議 52
8.4 推薦的FPGA設計規範 52
8.4.1 同步與異步
8.4.2 全局信號
8.4.3 專用硬體組件 53
8.4.4 低層次設計原語的使用 54
8.4.5 亞穩態的管理 55
8.5 編寫高效的HDL代碼 55
8.5.1 什麼事最好的硬體設計語言 56
8.5.2 良好的設計習慣 57
8.5.3 可綜合的HDL 62
8.6 RTL設計的分析 73
8.6.1 綜合報告
8.6.2 綜合警告 74
8.6.3 電路方塊圖的瀏覽
8.7 RTL設計要點總結 75
第9章 IP及設計重用 7
9.1 引言
9.2 IP重用的需求
9.2.1 IP重用的好處
9.2.2 開發可重用設計方法學面臨的困難 78
9.3 設計還是購買 79
9.4 構建可重用的IP 80
9.4.1 設計說明書
9.4.2 實施方法
9.4.3 標準接口的使用 82
9.5 IP組件庫軟體包 83
9.5.1 IP說明書
9.5.2 用戶接口 84
9.5.3 與系統集成工具的兼容性 85
9.5.4 IP的安全性 86
9.6 IP重用的檢查清單 87
第10章 硬體到軟體的接口 88
10.1 軟體接口
10.2 暫存器地址映射表的定義
10.3 暫存器地址映射表的使用
10.3.1 IP的選擇
10.3.2 軟體工程師的接口
10.3.3 RTL工程師的接口 89
10.3.4 接口的驗證
10.3.5 文檔 90
10.4 小結
第11章 功能驗證 91
11.1 簡介
11.2 功能驗證面臨的挑戰
11.3 有關驗證的術語 92
11.4 RTL仿真和門級仿真的對比 93
11.5 驗證方法學
11.6 克服複雜性
11.6.1 設計和測試的模組化
11.6.2 規劃預期操作 94
11.6.3 應對意外狀態的計畫
11.7 功能覆蓋
11.7.1 定向測試 95
11.7.2 隨機動態仿真
11.7.3 受約束的隨機測試 95
11.7.4 SystemVerilog用於設計和驗證 96
11.7.5 通用測試平台方法 97
11.7.6 自驗證測試平台
11.7.7 形式化等價性驗證 98
11.8 代碼覆蓋度 99
11.9 質量評價（QA）測試
11.9.1 功能回歸測試
11.9.2 可重用IP的圖形界面（GUI）測試 100
11.10 硬體互操作性測試 100
11.11 軟/硬體協同驗證
11.11.1 加快投片的準備
11.12 功能驗證清單
第12章 時序收斂 102
12.1 時序收斂的難點
12.2 時序分配和時序分析的重要性
12.2.1 時序分析的背景 103
12.2.2 時序分析的基礎
12.3 實現時序收斂目標的方法學 108
12.3.1 制定FPGA器件系列
12.3.2 設計規劃 109
12.3.3 早期時序估計 113
12.3.4 CAD工具設定 114
12.4 常見的時序收斂問題 120
12.4.1 缺失時序約束
12.4.2 時序約束髮生衝突 121
12.4.3 高扇出暫存器
12.4.4 只差一點就能滿足時序
12.4.5 不宜過早設定位置約束
12.4.6 冗長的編譯時間 122
12.5 設計規劃、實現、最佳化和時序收斂清單
第13章 系統線上調試 123
13.1 系統線上調試的難點
13.2 規劃
13.3 調試方法 124
13.3.1 利用引腳調試
13.3.2 片內邏輯分析儀 125
13.3.3 調試邏輯的使用 127
13.3.4 外部邏輯分析儀 128
13.3.5 編輯存儲器的內容
13.3.6 利用軟核處理器進行調試 130
13.4 使用舉例
13.4.1 上電調試
13.4.2 收發接口調試
13.4.3 系統性能報告 131
13.4.4 軟核處理器調試 132
13.5 系統線上調試核對清單 133
第14章 設計的簽收 134
14.1 設計簽收過程
14.2 設計簽收之後
審校者後記 135
索引 136
原書序
第1章 FPGA設計成功的最佳實踐 1
1.1引言
第2章 項目管理 4
2.1 項目管理的作用
2.1.1 項目管理的階段
2.1.2 項目持續時間的估算
2.1.3 計畫
第3章 設計說明書 7
3.1 設計說明書：溝通是成功的關鍵
3.1.1 高級功能說明書
3.1.2 功能設計說明書 8
第4章 資源調查 12
4.1 引言
4.2 工程資源
4.3 第三方IP 13
4.4 FPGA器件選擇 13
4.4.1 FPGA器件的特殊功能
4.4.2 FPGA的規模選型 21
4.4.3 速度需求 22
4.4.4 引腳 23
4.4.5 功耗
4.4.6 IP的可用性
4.4.7 器件的可用性
4.4.8 小結
第5章 設計環境 25
5.1 引言
5.2 腳本化環境
5.3 與版本控制軟體的互動 26
5.4 問題跟蹤系統的使用 27
5.5 回歸測試系統
5.6 如何升級FPGA設計工具的版本 27
5.7 FPGA設計環境中常用的工具 28
第6章 電路板設計 30
6.1 FPGA器件給電路板設計帶來的挑戰
6.2 工程師的角色和職責 31
6.2.1 FPGA工程師
6.2.2 PCB設計工程師
6.2.3 信號完整性設計工程師 32
6.3 功耗和散熱問題 33
6.3.1 濾除電源噪聲 33
6.3.2 電源分配 34
6.4 信號的完整性
6.4.1 信號完整性問題的類型
6.4.2 電磁干擾 35
6.5 FPGA引腳分配的設計流程 36
6.5.1 流程1：由FPGA設計師主動
6.5.2 流程2：由電路板設計師主動 38
6.5.3 FPGA設計師和電路板設計師如何進行引腳改動的溝通 39
6.6 電路板設計的審查要點
第7章 功耗和熱分析 41
7.1 引言
7.2 功耗的基本要素
7.2.1 靜態功耗
7.2.2 動態功耗
7.2.3 輸入/輸出功耗 42
7.2.4 浪涌電流
7.2.5 配置功耗
7.3 準確估計功耗的關鍵因素
7.3.1 FPGA電路的準確功耗模型 43
7.3.2 每個信號的準確數據切換率
7.3.3 準確的運行條件
7.3.4 資源利用 44
7.4 設計周期早期的功耗估計（電源規劃） 45
7.5 基於仿真的功耗估計（設計的功耗驗證） 46
7.5.1 局部仿真 48
7.6 功耗估計的最佳實踐方法
第8章 RTL代碼設計 50
8.1 介紹
8.2 常用術語
8.3 對有ASIC設計背景的工程師的建議 52
8.4 推薦的FPGA設計規範 52
8.4.1 同步與異步
8.4.2 全局信號
8.4.3 專用硬體組件 53
8.4.4 低層次設計原語的使用 54
8.4.5 亞穩態的管理 55
8.5 編寫高效的HDL代碼 55
8.5.1 什麼事最好的硬體設計語言 56
8.5.2 良好的設計習慣 57
8.5.3 可綜合的HDL 62
8.6 RTL設計的分析 73
8.6.1 綜合報告
8.6.2 綜合警告 74
8.6.3 電路方塊圖的瀏覽
8.7 RTL設計要點總結 75
第9章 IP及設計重用 7
9.1 引言
9.2 IP重用的需求
9.2.1 IP重用的好處
9.2.2 開發可重用設計方法學面臨的困難 78
9.3 設計還是購買 79
9.4 構建可重用的IP 80
9.4.1 設計說明書
9.4.2 實施方法
9.4.3 標準接口的使用 82
9.5 IP組件庫軟體包 83
9.5.1 IP說明書
9.5.2 用戶接口 84
9.5.3 與系統集成工具的兼容性 85
9.5.4 IP的安全性 86
9.6 IP重用的檢查清單 87
第10章 硬體到軟體的接口 88
10.1 軟體接口
10.2 暫存器地址映射表的定義
10.3 暫存器地址映射表的使用
10.3.1 IP的選擇
10.3.2 軟體工程師的接口
10.3.3 RTL工程師的接口 89
10.3.4 接口的驗證
10.3.5 文檔 90
10.4 小結
第11章 功能驗證 91
11.1 簡介
11.2 功能驗證面臨的挑戰
11.3 有關驗證的術語 92
11.4 RTL仿真和門級仿真的對比 93
11.5 驗證方法學
11.6 克服複雜性
11.6.1 設計和測試的模組化
11.6.2 規劃預期操作 94
11.6.3 應對意外狀態的計畫
11.7 功能覆蓋
11.7.1 定向測試 95
11.7.2 隨機動態仿真
11.7.3 受約束的隨機測試 95
11.7.4 SystemVerilog用於設計和驗證 96
11.7.5 通用測試平台方法 97
11.7.6 自驗證測試平台
11.7.7 形式化等價性驗證 98
11.8 代碼覆蓋度 99
11.9 質量評價（QA）測試
11.9.1 功能回歸測試
11.9.2 可重用IP的圖形界面（GUI）測試 100
11.10 硬體互操作性測試 100
11.11 軟/硬體協同驗證
11.11.1 加快投片的準備
11.12 功能驗證清單
第12章 時序收斂 102
12.1 時序收斂的難點
12.2 時序分配和時序分析的重要性
12.2.1 時序分析的背景 103
12.2.2 時序分析的基礎
12.3 實現時序收斂目標的方法學 108
12.3.1 制定FPGA器件系列
12.3.2 設計規劃 109
12.3.3 早期時序估計 113
12.3.4 CAD工具設定 114
12.4 常見的時序收斂問題 120
12.4.1 缺失時序約束
12.4.2 時序約束髮生衝突 121
12.4.3 高扇出暫存器
12.4.4 只差一點就能滿足時序
12.4.5 不宜過早設定位置約束
12.4.6 冗長的編譯時間 122
12.5 設計規劃、實現、最佳化和時序收斂清單
第13章 系統線上調試 123
13.1 系統線上調試的難點
13.2 規劃
13.3 調試方法 124
13.3.1 利用引腳調試
13.3.2 片內邏輯分析儀 125
13.3.3 調試邏輯的使用 127
13.3.4 外部邏輯分析儀 128
13.3.5 編輯存儲器的內容
13.3.6 利用軟核處理器進行調試 130
13.4 使用舉例
13.4.1 上電調試
13.4.2 收發接口調試
13.4.3 系統性能報告 131
13.4.4 軟核處理器調試 132
13.5 系統線上調試核對清單 133
第14章 設計的簽收 134
14.1 設計簽收過程
14.2 設計簽收之後
審校者後記 135
索引 136
