Алгоритмы и этапы проектирования цифровых устройств

Проектирование стандартных ИС массового производства, как и проектиро­вание заказными методами вообще, — удел крупных специализированных фирм. На долю системотехников приходятся главным образом другие разра­ботки: цифровых устройств малой сложности на МИС и СИС, микропро­цессорных систем для целей управления техническими объектами и техно­логическими процессами, малотиражной аппаратуры либо прототипов сис­тем на основе ИС программируемой логики.

Проектирование на основе МИС, СИС — наиболее традиционный процесс, в котором используются как эвристические подходы, так и формализованные методики. Проектировщик задает структуру устройства на базе своих зна­ний, идей и освоения опыта предшественников, а при определении функ­ций отдельных блоков пользуется и формальными методами. Требуется зна­ние типовых функциональных узлов, их свойств и параметров.

Микропроцессорная система создается в результате разработки комплекса программно-аппаратных средств. Разработка аппаратной части сводится к компоновке системы из типовых модулей: центрального процессорного эле­мента, различных видов памяти, адаптеров, контроллеров и внешних уст­ройств.

Проектирование на основе схем программируемой логики высокой сложно­сти выполняется только с помощью систем автоматизированного проекти­рования САПР. Укрупненная структура алгоритмов проектирования показа­на на Рис. 11.

Рис. 11 Структура алгоритмов проектирования на основе схем программируемой логики

1) Проектирование на концептуальном уровне возлагается на проектировщика и слабо связано с автоматизацией. На этом уровне по существу определяется требуемое функционирование устройства, множества входных и выходных сигналов, их характер и взаимосвязь, разбиение проекта на части и т. д.

2) Результаты концептуального синтеза вводятся в САПР.

3) САПР производит компиляцию проекта, т.е. синтезирует устройство в базисе библиотеки сво­их моделей.

4) Полученный проект требует тщательной проверки, поэтому за этапом синтеза следует этап анализа, проводимого моделированием и теоре­тической верификацией. Моделирование имеет несколько уровней с разной степенью отображения свойств реального объекта. Оно может быть функциональным, проверяющим правильность логической структуры устройств. Оно может быть временным, учитывающим задержки сигналов в схемах устройства без учета окончательной топологии трассировки, и т. д. В результате моделирования могут выявиться ошибки, требующие исправления, что придает процессу проектирования итеративный характер с возвратами к прежним этапам введением в проект нужных коррекций.

5) Далее производится конфигурирование микросхемы программируемой логики.

6) Далее следует реальная проверка работы устройства — физическое моделирование проекта.

7) При успешном завершении физического моделирования устройство готово к установке в систему.