而方案二主要用到了EDA技术、可编程逻辑器件FPGA、Verilog HDL硬件描述语言编写程序和Quartus II 软件进行编译、仿真和下载到实验箱。下面是对这些内容进行介绍。
2。3 EDA技术
现代电子设计技术的核心是EDA(Electronic Design Automation)技术,它需要在功能强大的计算机上实现。设计者可以在EDA的工具软件上,对以HDL(Hardware Description Language)硬件描述语言为基础编写的程序进行逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合和结构综合,并对整个系统进行逻辑优化和程序仿真,直至实现设计时所预期的电子线路系统功能[4]。这样能够让设计者可以仅通过使用软件,也就是通过使用HDL硬件描述语言和EDA工具软件来实现对系统硬件的各项要求。
如今最新的EDA技术是以计算机辅助设计,辅助制造和宿主测试等工程的概念上从上世纪90年代发展起来的。可以用下图2-2所示三个发展阶段说明:
图2-2: EDA发展阶段
在现代高新电子产品中,现代电子技术和微电子技术是其生产和设计过程中既有促进和推动,也有制约的两个重要技术。现代电子技术由现今十分先进的各种电子理论技术和最新的计算机软件相互集合发展来的,而微电子技术则是硬件电路在物理方面广度和深度上的发展而来的。因此,严格来说,EDA技术应该是两者的结合,是这两个技术领域共同孕育而成的[5]。
2。4 可编程逻辑器件FPGA
现场可编程逻辑门阵列,英文缩写为FPGA,当然也可以称为可编程逻辑器件。其特点是直接面向使用者,具有很大的灵活性和通用性,易于使用,方便硬件测试,能达到高效率、低成本的快速发展,市场更新换代的时间短,技术的维护性、可靠性好。以一些可编程逻辑器件例如CPL、PAL、GAL为基础上发展而成FPGA。它是一种专用集成电路(ASIC)的半定制电路,不但能解决ASIC电路的问题,还解决了可编程器件的门电路数量有限的问题。一般FPGA比ASIC(特定应用FIC集成电路)实现同一功能的电路面积大并且比ASIC慢。但是FPGA也有许多的便捷的地方,它能够迅速地被生产出来,程序可以随时的修改而且制作出来的产品很便宜。
FPGA与普遍意义上的计算机和单片机的设计研发是有着很大的区别的地方是:FPGA主要是以并行运算为主要的方式,并且通过HDL硬件描述语言来完成程序设计。同时FPGA与普遍意义上的计算机和单片机使用的先后顺序也不太相同,这就形成了FPGA的学习入门很难的问题。国内现今有许多诸如北京中科鼎桥等专业的FPGA外围开发厂商公司。而其开发需要从模块分类、逻辑实现、软硬件调试等方面着手。
现代IC验证的技术主方向是以HDL硬件描述语言完成电路设计,并经过简单的综合与布局,将生成文件下载到FPGA硬件器材中进行测试。像OR、NOT、AND这些简单的逻辑门电路都是可以通过一些可编辑的元件来实现的,而译码器、物理、化学方程式这些复杂的组合同样可以通过这些可编辑元件来组成。而且绝大多数的FPGA中的这些可以编辑的原件里面也有记忆元件,就像是触发器或者另外一些更加完整的记忆块。
2。5 Verilog HDL硬件描述语言
Verilog是在二十世纪八十年代由Gateway设计自动化公司的研发者们研发出来的。不久之后,Verilog国际组织成立并向所有的公有领域开放。1992年,电气电子工程师学会将Verilog纳入其标准,即Verilog成为了1364-1995标准,也就是众所周知的Verilog-95。
许多使用者在使用当时的Verilog版本时,发现了一些可以提升完善的方面,并向Verilog公司提出。Verilog进行了修正和扩展从而了解决用户在使用Verilog中遇到的问题,这部分内容后来再次被提交给电气电子工程师学会。就是通常所说的Verilog-2001,这个扩展后的版本也就是1364-2001标准。Verilog-2001对Verilog-95来说是一个重大改进版本,它具备一些新的实用功能,例如敏感列表、多维数组、生成语句块、命名端口连接等[6]。目前,Verilog-2001是Verilog中最为广泛应用的版本,能够在很多的商业电子设计自动化软件包中运行。