嵌入式视频监控系统的FPGA图像处理子系统设计(14)

学位论文

２ＦＰＧＡ的结构与设计原则硕士论文

（１）设计输入包括ＱｕａｒｔｕｓＩＩ软件的原理图输入方式、文本输入方式、Ｃｏｒｅ输入方式和ＥＤＡ设计输入工具表达用户的电路构思，同时使用分配编辑器（Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ

设定初始设计约束条件。Ｅｄｉｔｏｒ）

（２）编译是将ＨＤＬ语言、原理图等设计输入翻译成由与、或、非门、ＲＡＭ、触发器等基本逻辑单元组成的逻辑连接（网表），并根据目标与要求（约束条件）优化所生成的逻辑连接，输出ｅｄｆ或ｖｑｍ等标准格式的网表文件，供布局布线器进行实现。除了可以用ＱｕａｒｔｕｓＩＩＩ软件的命令编译外，也可以使用第三方综合工具，生成与ＱｕａｒｔｕｓｌＩ软件配合使用的ｅｄｆ和ｖｑｍ文件。

（３）软件仿真包括功能仿真和时序仿真。功能仿真主要是验证电路功能是否符合设计要求；时序仿真包含了延迟信息，它能较好地反映芯片的设计工作情况。可以用ＱｕａｒｔｕｓＩＩ集成的仿真工具仿真，也可以使用第三方工具（如Ｍｏｄｅｌｓｉｍ）对设计进行仿真。

（４）仿真成功以后可以选定具体的芯片，把管脚一一映射。最后把编程和配置文件下载到ＦＰＧＡ芯片中并执行。

２．３ＦＰＧＡ设计硬件语言ＶｅｒｉｌｏｇＩｔＤＬ

ＩｔＤＬ语言的历史及发展现状２．３．１

硬件描述语言（ＨａｒｄｗａｒｅＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎＬａｎｇｕａｇｅ，ＨＤＬ）是一种利用文字描述数字电路系统的方法，可以起到和传统的电路原理图描述相同的效果【１３１。完成一定功能的数字电路通常由一个或多个描述文件组成，描述文件按照某种规则（或者说是语法）进行编写，之后利用ＥＤＡ工具进行综合、布局布线等工作，就可以转化为实际电路。

随着数字时代的来临，通信、汽车、家用电器等工业领域对数字电路系统的复杂度

要求越来越高，微电子行业的飞速发展给实现这种复杂性打下了物理基础，但传统的“搭建＂数字电路的设计方法却给实现这种复杂性留下了一道不可逾越的鸿沟。为了解决这个矛盾，硬件描述语言应运而生。使用硬件描述语言设计数字电路的过程，同使用高级语言设计软件的过程十分相像，这完全替代了原始的设计方法，使设计百万门的大规模数字电路成为可能。

硬件描述语言的出现，使得数字电路系统迅速发展；同时，数字电路系统的迅速发展也在很大程度上促进了硬件描述语言的发展。到目前为止，已经出现了上百种硬件描述语言，其中最常用的为ＶＨＤＬ和ＶｅｒｉｌｏｇＨＤＬ两种：为了迎合数字电路系统的飞速发展而出现的新的语言，如ＳｙｓｔｅｍＶｅｒｉｌｏｇ、ＳｙｓｔｅｍＣ等，也逐步成为数字电路设计新的宠儿。

利用ＨＤＬ的硬件设计方法中，设计者自上至下分成３个层次对系统硬件进行设计１０

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