數(shù)字SoC設(shè)計(jì)、驗(yàn)證與實(shí)例

前言
第1章數(shù)字集成電路與SoC介紹1
1.1數(shù)字集成電路技術(shù)1
1.1.1數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展歷史1
1.1.2數(shù)字集成電路技術(shù)基礎(chǔ)3
1.2SoC21
1.2.1SoC技術(shù)簡(jiǎn)介21
1.2.2SoC設(shè)計(jì)流程24
1.2.3兩種SoC設(shè)計(jì)流程實(shí)例25
第2章數(shù)字SoC的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)29
2.1硬件描述語(yǔ)言29
2.1.1硬件描述語(yǔ)言與軟件編程語(yǔ)言的區(qū)別29
2.1.2硬件描述語(yǔ)言的發(fā)展歷史30
2.1.3Verilog HDL的可重復(fù)性30
2.1.4硬件抽象級(jí)的模型類型31
2.2Verilog HDL基本語(yǔ)法31
2.2.1模塊的基本概念31
2.2.2常量及其數(shù)據(jù)類型32
2.2.3變量及其數(shù)據(jù)類型34
2.2.4運(yùn)算符及表達(dá)式35
2.2.5塊語(yǔ)句42
2.2.6賦值語(yǔ)句43
2.2.7結(jié)構(gòu)語(yǔ)句 44
2.2.8條件語(yǔ)句和循環(huán)語(yǔ)句45
2.2.9testbench的編寫48
2.3Verilog HDL與數(shù)字電路50
2.3.1數(shù)字電路的類型50
2.3.2Verilog HDL的可綜合與不可綜合51
2.3.3組合邏輯電路的Verilog HDL實(shí)例52
2.3.4時(shí)序邏輯電路的Verilog HDL實(shí)例53
2.3.5狀態(tài)機(jī)的Verilog HDL實(shí)例55
第3章FPGA開發(fā)工具——VIVADO基礎(chǔ)入門59
3.1FPGA與VIVADO基本介紹59
3.1.1FPGA基礎(chǔ)原理介紹59
3.1.2以Xilinx7系列為例的 FPGA 內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介60
3.1.3VIVADO操作界面簡(jiǎn)介67
3.2VIVADO中的仿真72
3.2.1仿真的含義72
3.2.2仿真的分類72
3.3VIVADO中的綜合基礎(chǔ)72
3.3.1綜合的含義72
3.3.2綜合策略介紹73
3.4VIVADO中的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)77
3.4.1實(shí)現(xiàn)的含義77
3.4.2實(shí)現(xiàn)的過(guò)程簡(jiǎn)介78
3.5VIVADO中的約束管理81
3.5.1約束的含義81
3.5.2創(chuàng)建約束的兩種方式82
3.6VIVADO中的IP核86
3.6.1IP核的概念86
3.6.2IP核的分類86
3.7VIVADO示例——并行乘法器設(shè)計(jì)、仿真、綜合及其IP核的定制與調(diào)用89
3.7.1四位二進(jìn)制并行乘法器設(shè)計(jì)原理89
3.7.2四位并行乘法器代碼編寫以及分析90
3.7.3仿真設(shè)計(jì)文件代碼編寫92
3.7.4在VIVADO軟件中進(jìn)行乘法器設(shè)計(jì)92
3.7.5在VIVADO軟件中進(jìn)行仿真操作100
3.7.6在VIVADO軟件中進(jìn)行綜合操作107
3.7.7并行乘法器IP核的定制108
3.7.8并行乘法器IP核的調(diào)用115
3.8VIVADO示例——全流程實(shí)現(xiàn)基于7Z-Lite開發(fā)板的流水燈功能119
3.8.1流水燈代碼編寫119
3.8.2流水燈代碼的行為級(jí)仿真120
3.8.3綜合及引腳約束121
3.8.4流水燈實(shí)現(xiàn)過(guò)程122
3.8.5流水燈配置文件生成與下載125
第4章Design Compiler的使用127
4.1Design Compiler介紹127
4.1.1ASIC全流程127
4.1.2Design Compiler流程概述128
4.1.3Design Compiler配置129
4.2Synopsys工藝庫(kù)使用133
4.2.1什么是工藝庫(kù)133
4.2.2庫(kù)的結(jié)構(gòu)134
4.2.3庫(kù)類135
4.2.4庫(kù)級(jí)屬性135
4.2.5環(huán)境描述137
4.2.6單元描述142
4.2.7延時(shí)模型與計(jì)算143
4.3設(shè)計(jì)與環(huán)境約束145
4.3.1環(huán)境約束145
4.3.2設(shè)計(jì)約束149
4.3.3時(shí)鐘約束154
4.3.4綜合示例156
4.4優(yōu)化設(shè)計(jì)159
4.4.1DC的兩種綜合模式159
4.4.2DC自動(dòng)優(yōu)化的三大階段160
4.4.3結(jié)構(gòu)級(jí)優(yōu)化161
4.4.4邏輯級(jí)優(yōu)化164
4.4.5門級(jí)優(yōu)化166
4.4.6多個(gè)實(shí)例解析167
4.4.7編譯設(shè)計(jì)167
4.4.8層次劃分169
4.4.9優(yōu)化時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)171
4.4.10優(yōu)化面積172
第5章高級(jí)數(shù)字SoC設(shè)計(jì)與驗(yàn)證173
5.1時(shí)鐘域173
5.1.1時(shí)鐘域的基本概念173
5.1.2同步與異步174
5.1.3門控時(shí)鐘180
5.1.4跨時(shí)鐘域184
5.1.5非理想時(shí)鐘194
5.2靜態(tài)時(shí)序分析196
5.2.1靜態(tài)時(shí)序分析基本概念196
5.2.2靜態(tài)時(shí)序分析相關(guān)參數(shù)197
5.2.3時(shí)序路徑201
5.2.4關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算202
5.2.5時(shí)序違例的修復(fù)方法202
5.2.6FPGA時(shí)序分析206
5.3數(shù)字SoC驗(yàn)證211
5.3.1驗(yàn)證的基本概念 211
5.3.2UVM驗(yàn)證方法學(xué)212
5.3.3驗(yàn)證的策略219
5.3.4驗(yàn)證的方法225
5.3.5驗(yàn)證的評(píng)估227
5.3.6驗(yàn)證案例228
第6章基于FPGA的數(shù)字SoC設(shè)計(jì)243
6.1設(shè)計(jì)需求243
6.2設(shè)計(jì)方案243
6.2.1SoC整體架構(gòu)243
6.2.2串口簡(jiǎn)介244
6.2.3AMBA總線簡(jiǎn)介250
6.2.4ARM Cortex-M0 微處理器簡(jiǎn)介261
6.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)265
6.3.1系統(tǒng)硬件搭建265
6.3.2C語(yǔ)言控制程序編寫268
6.4功能仿真271
6.4.1UART模塊仿真271
6.4.2掛載于APB的UART模塊仿真278
6.4.3基于Cortex-M0 的SoC仿真278
6.5SoC綜合與布局布線281
第7章AES加密模塊設(shè)計(jì)285
7.1AES算法簡(jiǎn)介285
7.1.1AES加密算法原理285
7.1.2AES加密模塊算法實(shí)現(xiàn)288
7.2AES算法硬件加速模塊設(shè)計(jì)292
7.2.1整體接口設(shè)計(jì)292
7.2.2頂層模塊設(shè)計(jì)293
7.2.3輸入模塊接口設(shè)計(jì)295
7.2.4輸入模塊狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)295
7.2.5加密核模塊接口設(shè)計(jì)298
7.2.6加密核模塊299
7.2.7輸出模塊接口設(shè)計(jì)305
7.2.8輸出模塊設(shè)計(jì)305
7.3AES算法硬件加速模塊仿真307
7.3.1Testbench編寫307
7.3.2ModelSim仿真308
7.3.3仿真結(jié)果分析315
7.3.4ModelSim仿真中可能出現(xiàn)的問(wèn)題316
7.3.5其他ModelSim常用操作318
7.4AES算法硬件加速模塊綜合319
7.4.1腳本文件介紹319
7.4.2設(shè)計(jì)文件修改324
7.4.3Design Compiler綜合操作325
7.4.4綜合結(jié)果分析329
參考文獻(xiàn)334