ПОНЯТИЕ ЭКВИВАЛЕНТНОГО ВЕНТИЛЯ ЦИФРОВОЙ СХЕМЫ
Эквивалентный вентиль (ЭВ) — группа элементов БМК, соответствующая возможности реализации логической функции вентиля (обычно это двухвходовой элемент И-НЕ либо ИЛИ-НЕ). Понятие "эквивалентный вентиль" предназначено для оценки логической сложности БМК.
Базовые матричные кристаллы называют также вентильными матрицами (ВМ). БМК — кристалл, на прямоугольной поверхности которого размешены внутренняя и периферийная области (ВО и ПО). Во внутренней области по строкам и столбцам (в виде матрицы) расположены базовые ячейки. Элементный состав базовой ячейки допускает реализацию некоторого множества схем определенного класса, каждая из которых соответствует определенной функциональной ячейке (ФЯ). Для выпускаемого в продажу БМК создается библиотека функциональных ячеек, т. е., рисунков межсоединений.
В БМК канальной структуры между строками и столбцами базовых ячеек или их компактных групп оставляются горизонтальные и вертикальные свободные зоны (каналы) для межсоединений.
В периферийной области кристалла размешаются периферийные ячейки, выполняющие операции ввода/вывода сигналов через контактные площадки, расположенные по краям кристалла.
Еще одной разновидностью БМК являются блочные, в которых на кристалле выделяются специализированные области-подматрицы для выполнения заранее определенных функций (логической обработки данных, памяти и др.). Между подматрицами размешаются специальные трассировочные каналы, на периферии подматриц изготовляются внутренние периферийные ячейки для передачи сигналов по межблочным связям.
|
|
|
БАЗОВАЯ ЯЧЕЙКА БМК
БМК — кристалл, на прямоугольной поверхности которого размешены внутренняя и периферийная области (ВО и ПО). Во внутренней области по строкам и столбцам (в виде матрицы) расположены базовые ячейки.Элементный состав базовой ячейки допускает реализацию некоторого множества схем определенного класса, каждая из которых соответствует определенной функциональной ячейке (ФЯ). Для выпускаемого в продажу БМК создается библиотека функциональных ячеек, т. е., рисунков межсоединений.
Базовая ячейка (БЯ) - некоторый набор схемных элементов, регулярно повторяющийся на определенной площади кристалла. Этот набор может состоять из нескоммутированных элементов, а также из частично скоммутированных. Базовые ячейки внутренней области БМК именуются матричными базовыми ячейками (МБЯ), ячейки периферийной зоны — периферийными базовыми ячейками (ПБЯ). Применяются два способа организации ячеек БМК:
- из элементов МБЯ может быть сформирован один логический элемент, а для реализации более сложных функций используются несколько ячеек;
|
|
|
- из элементов МБЯ может быть сформирован любой функциональный узел, а состав элементов ячейки определяется схемой самого сложного узла.
Функциональная ячейка (ФЯ) – функционально законченная схема, реализуемая путем соединения элементов в пределах одной или нескольких БЯ.
Библиотека функциональных ячеек - совокупность ФЯ, используемых при проектировании. Библиотека содержит большое число функциональных элементов, узлов и их частей. Библиотечные элементы имеют различную сложность (логические элементы, триггеры, более сложные узлы или их фрагменты). В состав библиотечного элемента могут входить одна или несколько БЯ. Площадь библиотечного элемента кратна площади БЯ.
9, 10, 12 – выход; 11 – общий; 1-3 – А; 4 -6 – В; 7 - +пит
МИКРОСХЕМЫ ТИПА «СИСТЕМА НА КРИСТАЛЕ» ( SoC )
Слияние двух путей развития микропроцессоров и ПЛИС в единое целое и размещением на одном кристалле, связанных между собой микропроцессорного ядра и массива вентилей ПЛИС привело к разработке СБИС класса SоC (Sistems On Chip), т. е. «систем на кристалле».
Проектирование СнК является следующим шагом в эволюции технологии построения систем на СБИС, включает в себя комбинацию инструментария и методологии проектирования сложных систем на одном кристалле в препределах короткого временного цикла.
|
|
|
Фирма Atmel в октябре 1999 г. выпустила первое семейство СБИС.
Миниатюрность обеспечивается за счет размещения основных компонентов системы на одной микросхеме (ПЛИС или СБИС). В состав SoC входит микроконтроллер, память и контроллер памяти.
Как и блочно-ориентированное проектирование, SoC является иерархической технологией проектирования, начинающейся на системном уровне.
Иерархическое проектирование а также использование в проектах преимущественно готовых функциональных компонентов, позволяют успешно справляться с большой сложностью проектируемых систем, размещаемых на кристалле, радикально сократить временной цикл создания СБИС, повысить производительность разработчиков.
В качестве основных компонентов проекта SoC используются готовые, предварительно верифицированные и апробированные блоки со стандартизированными интерфейсами. Проектирование SoC включает две основные составляющие:
1 авторизацию блоков для применения в проекте;
2 интеграцию блоков в систему-на-кристалле ;
|
|
|
Интеграция SoC заключается в проектировании и верификации архитектуры на системном уровне, а также организации интерфейсов между блоками, компонуемыми в SoC.
Универсальность заключается в возможности использования системы на кристалле в различных устройствах с минимальными изменениями схемотехники SoC. Основные изменения выполняются в программе микроконтроллера, который программируется на языке Си или ассемблере.
Особенностью данной системы является то, что кроме шины МК, на которую можно присоединять внешние устройства, есть ещё 3 внешних независимых канала DMA (Direct Memory Access - прямой доступ к памяти). Это позволяет быстро обмениваться данными между процессором и внешними устройствами. Характеристики основных компонентов системы на кристалле:
Микроконтроллер. 8-ми битный RISC процессор с раздельной памятью программ и оперативной памятью.
Шина микроконтроллера. Это шина данных, адреса и набор контрольных сигналов для управления чтением и записью.
Контроллер памяти. Контроллер обеспечивает связь процессора с оперативной памятью, а так же содержит в себе DMA-контроллер с 3 независимыми каналами для подсоединения внешних устройств.
DMA-контроллер. 8-ми битный DMA-контроллер с 3 каналами.
Внешнее устройство (устройства) пользователя. Типовое включение внешнего устройства следующее: обмен данными происходит через DMA-каналы; контрольная информация и данные управления отображается на регистрах контроллера.
Разработанная система на кристалле может использоваться для преобразования различных (в том числе и высокоскоростных) интерфейсов, сложной цифровой обработки и решения задач в области коммуникаций, промышленной автоматизации и мультимедиа технологий.
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 261; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!