FPGA设计中遇到的奇葩问题之“芯片也要看出身”(一) 昨夜西风凋碧树.独上高楼,望尽天涯路 2000年的时候,做设计基本都是使用Xilinx公司的Virtex和Virtex-E系列芯片.那时候Altera技术实力还比较弱,基于Altera的芯片做设计是要被大家diss的.某天晚上大概十点多了吧,我正如痴如醉的沉浸在编码的快感当中.主管悄无声息的站到了我身后,我从显示器中看到了隐约的影子,转头一看果然是他老人家. 主管神色凝重,眉头紧蹙.我在脑子里迅速回顾了一下自己最近的所作所为,确信没干什么罪…

http://www.fpga.com.cn/advance/skill/speed.htm http://www.fpga.com.cn/advance/skill/design_skill3.htm 时钟是整个电路最重要.最特殊的信号,系统内大部分器件的动作都是在时钟的跳变沿上进行, 这就要求时钟信号时延差要非常小, 否则就可能造成时序逻辑状态出错:因而明确FPGA设计中决定系统时钟的因素,尽量较小时钟的延时对保证设计的稳定性有非常重要的意义. 1.1 建立时间与保持时间 建立时间(Tsu:…

随着FPGA设计复杂程度越来越高,芯片内部逻辑分析功能显得越来越重要.硬件层次上的逻辑分析仪价格十分昂贵,而且操作比较复杂.目前,FPGA芯片的两大供应商都为自己的FPGA芯片提供了软件层面上的逻辑分析仪,可以帮助我们在线分析芯片内部逻辑.而且操作简单方便.但是往往因为某些原因,有些信号在综合的时候就会被优化掉,就可能会导致我们的设计失败,当然在为逻辑分析仪添加观察信号的时候也无法找到该信号.从而对设计.调试人员的工作带来一定的不便.下面就分别以Xilinx公司的逻辑分析仪ChipScope和A…

(1)异步复位与同步复位的写法 1.异步复位与同步复位的区别? 同步复位:若复位信号在时钟有效边沿到来时刻为有效,则执行一次复位操作. 优点: 1)同步复位是离散的,所以非常有利于仿真器的仿真: 2)同步复位只有在时钟有效边缘到来时才有效,所以可以滤除高于时钟频率的毛刺,提高复位的可靠性: 3)使用同步复位的系统可以被设计成为纯粹的同步时序逻辑,这样会有利于FPGA项目开发流程中的时序约 束和时序分析环节的工作,而且综合出来的FPGA设计的性能以便也会较高. 缺点: 1)必须保证复位信号有效持续…

1.一个简单的异步复位例子: module test( input clk, input rst_n, input data_in, output reg out ); always@(posedge clk or negedge rst_n) if(!rst_n) out <= ; else out <= data_in; endmodule 综合结果如下: 我们可以看到,FPGA的寄存器都有一个异步清零端(CLR),在异步复位设计中,低电平有效的rst_n复位信号就可以直接连在这个端口上.…

在通常的设计中,不建议使用浮点数计算,因为浮点数计算会消耗FPGA大量的逻辑单元.但很多情况下,又需要使用浮点数进行计算提高精度. 所以需要有合适的方法计算浮点运算. 正常情况下FPGA只能以整形数据进行计算,必须将浮点数转换为二进制整形数据进行输入.那么小数点就在你的心中. 比如,当输入123乘以241给FPGA的时候,FPGA计算的就是123*241的整形乘法,得到的结果也是整形输出,但是你也可以说我做的是1.23*2.41,数据里面小数点究竟在哪里自己的程序知道就行了.比如可以统一约定,所…

过去,FPGA设计者主要关心时序和面积使用率问题.但随着FPGA不断取代ASSP和ASIC器件,设计者们现正期望能够开发低功耗设计,在设计流程早期就能对功耗进行正确估算,以及管理和对与FPGA相关的各种内部电压及I/O电压排序.电源管理已成为FPGA设计者的一个重要考虑因素,特别是在设计便携式.电池供电的产品时.通过功率监控设计技术能够减少功耗.增强可靠性.降低生产成本,并减少对电源和冷却的要求.设计者可能会面临的与FPGA电源相关的主要问题如下:系统级电源要求是什么?将要消耗多少电流?要求多大…

1 引言    基于FPGA的数字系统设计中大都推荐采用同步时序的设计,也就是单时钟系统.但是实际的工程中,纯粹单时钟系统设计的情况很少,特别是设计模块与外围芯片的通信中,跨时钟域的情况经常不可避免.如果对跨时钟域带来的亚稳态.采样丢失.潜在逻辑错误等等一系列问题处理不当,将导致系统无法运行.本文总结出了几种同步策略来解决跨时钟域问题. 2 异步设计中的亚稳态    触发器是FPGA设计中最常用的基本器件.触发器工作过程中存在数据的建立(setup)和保持(hold)时间.对于使用上升沿触发的触…

题记:这个笔记不是特权同学自己整理的,特权同学只是对这个笔记做了一下完善,也忘了是从那DOWNLOAD来的,首先对整理者表示感谢.这些知识点确实都很实用,这些设计思想或者也可以说是经验吧,是很值得每一个有志于FPGA/CPLD方面发展的工程师学习的. 1.硬件设计基本原则 (1).速度与面积平衡和互换原则:一个设计如果时序余量较大,所能跑的频率远高于设计要求,能可以通过模块复用来减少整个设计消耗的芯片面积,这就是用速度优势换面积的节约:反之,如果一个设计的时序要求很高,普通方法达不到设计频率,那…

问题: 什么是锁存器? 什么时候出现锁存器? 锁存器对电路有什么影响? 如何在FPGA设计中避免锁存器? 在FPGA设计中应该避免锁存器.实际上,锁存器与D触发器实现的逻辑功能基本相同,都有暂存数据的功能.但如果两者都由与非门搭建的话,锁存器耗用的逻辑资源要比D触发器少(D触发器需要12个MOS管,锁存器只需6个MOS管),锁存器的集成度更高.所以在的ASIC设计中会用到锁存器.但锁存器对毛刺敏感,无异步复位端,不能让芯片在上电时处在确定的状态:另外,锁存器会使静态时序分析变得很复杂,不利于设计…

本文篇章将讨论一下的四种常用 FPGA 设计思想与技巧: 乒乓操作. 串并转换. 流水线操作. 数据接口同步化, 都是 FPGA 逻辑设计的内在规律的体现, 合理地采用这些设计思想能在FPGA设计工作种取得事半功倍的效果. FPGA 的设计思想与技巧是一个非常大的话题, 由于篇幅所限, 本文仅介绍一些常用的设计思想与技巧, 包括乒乓操作. 串并转换. 流水线操作和数据接口的同步方法. 希望本文能引起工程师们的注意, 如果能有意识地利用这些原则指导日后的设计工作, 将取得事半功倍的效果! 乒乓操作…

本文转自:自己的微信公众号<数字集成电路设计及EDA教程> 里面主要讲解数字IC前端.后端.DFT.低功耗设计以及验证等相关知识,并且讲解了其中用到的各种EDA工具的教程. 考虑到微信公众平台上面发布的很多推文百度搜索不到,所以以后的推文也会在这里进行转载. 数字IC设计中max_cap和max_tran这类逻辑DRC或者说时序DRC是在设计中必须修复的问题,到最后版图完成,这些问题都是要clean的.他们的分析与优化贯穿前后端设计中.下面按照从前到后的流程逐一讲解每个阶段如果出现max_tr…

转自:http://bbs.ednchina.com/BLOG_ARTICLE_198929.HTM 如何在FPGA设计环境中加时序约束    在给FPGA做逻辑综合和布局布线时,需要在工具中设定时序的约束.通常,在FPGA设计工具中都FPGA中包含有4种路径:从输入端口到寄存器,从寄存器到寄存器,从寄存器到输出,从输入到输出的纯组合逻辑. 通常,需要对这几种路径分别进行约束,以便使设计工具能够得到最优化的结果.下面对这几种路径分别进行讨论.从输入端口到寄存器:这种路径的约束是为了让FPGA设计…

芯航线--普利斯队长精心奉献   实验目的: 1.实现FPGA驱动数码管动态显示: 2.使用In system sources and probes editor工具,输入需要显示在数码管上的的数据,数码管显示对应数值. 实验平台:芯航线FPGA核心板.数码管_VGA_PS2模块 实验原理:     电子设计系统中常用的显示设备有数码管.LCD液晶以及VGA显示器等.其中数码管又可分为段式显示(7段.米字型等)以及点阵显示(8*8.16*16等),LCD液晶的应用可以分为字符式液晶(1602.1…

芯航线--普利斯队长精心奉献   实验目的: 1.复习状态机的设计思想并以此为基础实现按键消抖 2.单bit异步信号同步化以及边沿检测 3.在激励文件中学会使用随机数发生函数$random 4.仿真模型的概念 实验平台:芯航线FPGA核心板 实验原理:     按键在电子设计中使用的最多,从复位到控制设置均可以看到其身影.现在按键的功能也种类也越来越多,例如多向按键.自锁按键.薄膜按键等.普通按键其硬件示意图如图9-1所示. 图9-1 按键示意图 芯航线开发板所载的为两脚贴片按键,分别位于开发板…

芯航线--普利斯顿队长精心奉献   实验目的:了解FPGA的IP核相关知识并以计数器IP核为例学会基本IP使用的流程 实验平台:无 实验原理:     IP核(Intellectual Property core),也被称为知识产权核,其分为软核.硬核和固核.软核通常是与工艺无关.具有寄存器传输级硬件描述语言描述的设计代码,可以进行后续设计:硬核是前者通过逻辑综合.布局.布线之后的一系列工艺文件,具有特定的工艺形式.物理实现方式:固核则通常介于上面两者之间,它已经通过功能验证.时序分析等过程,设…

芯航线——普利斯队长精心奉献 课程目标: 1.了解并学会FPGA开发设计的整体流程 2.设计一个二选一选择器并进行功能仿真.时序仿真以及板级验证 实验平台:芯航线FPGA开发板.杜邦线 实验内容: 良好的文件夹设置以及工程管理是一个好的FPGA设计的基础,在学习之初就建立俩良好的习惯,会少走一些弯路.因此我们首先在新建的工程文件夹下面,分别建立如图2-1所示的子文件夹. 图2-1 FPGA工程子文件夹 上图中,prj为工程文件存放目录:rtl为verilog可综合代码存放目录:testbench…

本文讨论的四种常用FPGA/CPLD设计思想与技巧:乒乓操作.串并转换.流水线操作.数据接口同步化,都是FPGA/CPLD逻辑设计的内在规律的体现,合理地采用这些设计思想能在FPGA/CPLD设计工作种取得事半功倍的效果. FPGA/CPLD的设计思想与技巧是一个非常大的话题,由于篇幅所限,本文仅介绍一些常用的设计思想与技巧,包括乒乓球操作.串并转换.流水线操作和数据接口的同步方法.希望本文能引起工程师们的注意,如果能有意识地利用这些原则指导日后的设计工作,将取得事半功倍的效果! 乒乓操作“乒乓…

在这一篇开篇之前,我需要解决一个问题,上一篇我们实现了基于FPGA的均值滤波算法的实现,最后的显示效果图上发现有一些黑白色的斑点,我以为是椒盐噪声,然后在做基于FPGA的中值滤波算法的实验时,我发现黑白斑点并没有消除,中值滤波本来是可以很好的滤掉椒盐噪声,所以说这里并不是椒盐噪声,最后经过我仔细的检查,终于明白了问题的所在.我所使用的Xilinx这款开发板的晶振为125Mhz,串口模块我使用前面设计好的代码,输入时钟为50Mhz,产生的接收完成标志信号也就是一个50Mhz的时钟周期,我这里将接收…

本文设计思想采用明德扬至简设计法.上一篇博文中定制了自定义MAC IP的结构,在用户侧需要位宽转换及数据缓存.本文以TX方向为例,设计并验证发送缓存模块.这里定义该模块可缓存4个最大长度数据包,用户根据需求改动即可. 该模块核心是利用异步FIFO进行跨时钟域处理,位宽转换由VerilogHDL实现.需要注意的是用户数据包位宽32bit,因此包尾可能有无效字节,而转换为8bit位宽数据帧后是要丢弃无效字节的.内部逻辑非常简单,直接上代码: `timescale 1ns / 1ps // Descr…

原创博客,转载请注明出处:[重新发布,代码开源]FPGA设计千兆以太网MAC(1)——通过MDIO接口配置与检测PHY芯片 - 没落骑士 - 博客园 https://www.cnblogs.com/moluoqishi/p/9118283.html 一.前言 本文设计思想采用明德扬至简设计法.以太网这一高效实用的数据传输方式应用于各个领域,如网络交换设备,高速网络相机等.虽然各FPGA厂商都提供MAC IP核,但大多收费,有时无法破解.不同厂家之间无法移植,而且为了通用性考虑牺牲了效率,因此自己…

reference:http://xilinx.eetrend.com/d6-xilinx/blog/2010-05/682.html   随着集成电路设计与制造技术的发展,FPGA芯片的容量越来越大.性能越来越高,用FPGA构建片上系统成为现实,基于FPGA的嵌入式系统与SOPC(System On a Programmable Chip)设计技术将逐渐成为系统设计的主流技术,正获得越来越广泛地研究.Microblaze是Xilinx公司一款针对FPGA器件进行了优化设计的软处理器核,有不错的…

本人参与写的一本书(TimeQuest一章由我所写),希望大家多多支持: 全书配套资料上传各大网盘资料中附送大量源码,你值得拥有--<FPGA设计技巧与案例开发详解-第二版>全套资料包-V3.6.1:[1]微云:http://url.cn/gJvIzW[2]百度云:http://pan.baidu.com/s/1gdQMIJp[3]360云盘:https://yunpan.cn/crgkV48DFcaJc (提取码:4271)…

FPGA设计经验谈 —— 10年FPGA开发经验的工程师肺腑之言 2014年08月08日 14:08    看门狗 关键词: FPGA 作者:friends 从大学时代第一次接触FPGA至今已有10多年的时间.至今记得当初第一次在EDA实验平台上完成数字秒表,抢答器,密码锁等实验时,那个兴奋劲.当时由于没有接触到HDL硬件描述语言,设计都是在MAX+plus II原理图环境下用74系列逻辑器件搭建起来的.后来读研究生,工作陆陆续续也用过Quartus II,Foundation,ISE,Libe…

一段时间以来,MathWorks一直主张使用Matlab和Simulink开发工具进行基于模型的设计,因为好的设计技术使您能够在更短的时间内开发更高质量的复杂软件.基于模块的设计采用了数学和可视化的方法,通过整个开发过程中使用的系统级建模(从初始设计到设计分析,仿真,自动代码生成.开发和验证)来开发复杂的控制和信号处理系统.这些模块是由框图,文本程序和其他图形元素组成的可执行规范.基于模型的设计鼓励对比其他设计方法更广泛的设计空间的快速探索,因为您可以在设计周期的早期更快地迭代设计.而且,由于这…

学习FPGA,先要有数电知识,最好有点C语言,,学好硬件描述语言,verilog或者vhdl.在有这些基础上,做一些小的模块不断积累.这里不再赘述. 下面介绍一下关于FPGA学习过程中的一些理论知识. 1.信号处理——信号与系统.数字信号处理.数字图像处理.现代数字信号处理.盲信号处理.自适应滤波器原理.雷达信号处理. 2.接口应用——如:UART.SPI.IIC.USB.CAN.PCIE.Rapid IO.DDR.TCP/IP.SPI4.2(10G以太网接口).SATA.光纤.DisplayP…

多数FPGA开发者都习惯图形化界面(GUI).GUI方式简单易学,为小项目提供了一键式流程.然而,随着FPGA项目越来越复杂,在很多情况下GUI工具就阻碍了工作效率.因为GUI工具不能对整个开发过程提供足够的灵活性和控制.另一方,GUI工具本身会占用很大一部CPU资源和内存. 脚本语言的选择 在IC和FPGA的最常用的是TCL,Perl以及Shell.除此之外,还有可能用到其他的脚本语言.比如,Xilinx工具脚本语言还有Ruby和Python. TCL 顾名思义,Tool Command La…

设计文档 一个完整的软件是由程序. 数据和文档三部分组成的. 在FPGA电路设计中, 撰写完善的设计文档是非常重要的. 对于一个比较复杂的设计来说, 各个子单元的功能各不相同, 实现的方法也不一样,各子单元之间信号时序和逻辑关系也是纷繁复杂的. 因此, 在设计文档中对整个设计进行详细的描述, 可以保证使用者能够在较短时间内理解和掌握整个设计方案, 同时设计人员在对设计进行维护和升级时, 完善的设计文档也是非常有用的. 设计文档的内容 (1) 设计所要实现的功能:(2) 设计所采用的基本思想:(3…

基于ISE 12.4的FPGA设计基本流程 ISE是使用XILINX的FPGA的必备的设计工具,它可以完成FPGA开发的全部流程,包括设计输入.仿真.综合.布局布线.生成BIT文件.配置以及在线调试等,功能非常强大.本文主要通过一个最简单的“点亮LED灯”实例介绍了基于ISE 12.4软件的FPGA设计流程,包括设计输入.仿真.约束.下载等. 0 前言 一套完整的FPGA设计流程包括电路设计输入.功能仿真.设计综合.综合后仿真.设计实现.添加约束.布线后仿真和下载.调试等主要步骤. 图1 FPG…

转载:https://www.cnblogs.com/IClearner/p/6440488.html 最近做完了synopsys的DC workshop,涉及到时钟的建模/约束,这里就来聊聊数字中的时钟(与建模)吧.主要内容如下所示: ·同步电路与异步电路: ·时钟/时钟树的属性:偏移(skew)与时钟的抖动(jitter).延时(latency).转换(transition)时间: ·内部时钟: ·多路复用时钟: ·门控时钟: ·行波时钟: ·双沿时钟: ·Design Compiler中的…