FPGA設(shè)計(jì)開發(fā)軟件Quartus II的使用技巧之： LogicLock邏輯鎖定工具使用技巧
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5.8LogicLock邏輯鎖定工具使用技巧
5.8.1邏輯鎖定方法學(xué)
邏輯鎖定方法學(xué)（LogicLockMethodology）內(nèi)容就是在設(shè)計(jì)時采用邏輯鎖定的基于模塊設(shè)計(jì)流程（LogicLockblock-baseddesignflow），來達(dá)到固定單模塊優(yōu)化的目的。這種設(shè)計(jì)方法學(xué)中第一次引入了高效團(tuán)隊(duì)合作方法：它可以讓每個單模塊設(shè)計(jì)者獨(dú)立優(yōu)化他的設(shè)計(jì)，并把所用資源鎖定。
本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/201706/348819.htm這樣在合成頂層設(shè)計(jì)時就可以保持每個模塊的性能，而且它還讓邏輯模塊可重復(fù)使用，提高了資源利用率，縮短了設(shè)計(jì)周期。邏輯鎖定的基于模塊設(shè)計(jì)流程與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程對比如圖5.37所示。
圖5.37兩種設(shè)計(jì)流程比較
5.8.2邏輯鎖定優(yōu)勢
性能不變，而設(shè)計(jì)周期更短。使用LogicLock約束，邏輯模塊只需優(yōu)化一次。通過約束達(dá)到性能要求后，LogicLock區(qū)域的回傳機(jī)制將此性能指標(biāo)保持不變。例如，設(shè)計(jì)人員可以在設(shè)計(jì)中使用一個PCI宏函數(shù)，鎖定布局和性能指標(biāo)。在設(shè)計(jì)中，加入其他邏輯模塊或者在其他區(qū)域中改變邏輯都不會影響PCI核的性能。LogicLock流程減少了完成一個工程所需的設(shè)計(jì)周期數(shù)量。
更強(qiáng)的分層次設(shè)計(jì)流程。設(shè)計(jì)人員通過LogicLock流程，可以保持每個模塊的特性不變，通過分層次區(qū)域?qū)嵤┖芸斓剡_(dá)到性能指標(biāo)。采用LogicLock方法學(xué)，設(shè)計(jì)人員或者設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以在設(shè)計(jì)中獨(dú)立工作，完成布局布線，優(yōu)化和對每個設(shè)計(jì)模塊的驗(yàn)證。在集成階段，只需對整個系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。布局和每個模塊的性能保持不變。
優(yōu)化的設(shè)計(jì)重復(fù)使用流程。LogicLock約束可以由外部輸入。由于LogicLock方法允許將單個約束過的設(shè)計(jì)模塊輸入到多個設(shè)計(jì)中去，因此設(shè)計(jì)可以方便地重復(fù)使用。如圖5.38所示為工程師獨(dú)立開發(fā)的模塊在多個工程中使用的例子，模塊在每個實(shí)施中都有相同的性能。
圖5.38LogicLock設(shè)計(jì)的重復(fù)使用
5.8.3邏輯鎖定參數(shù)設(shè)置
LogicLock區(qū)域參數(shù)設(shè)置在LogicLock區(qū)域中，設(shè)計(jì)人員可以控制布局。這些區(qū)域?yàn)檎嬲姆謱哟卧O(shè)計(jì)提供基本構(gòu)架，設(shè)計(jì)中改變一個模塊不會影響到區(qū)域中其他模塊的性能。表5.4所示為控制LogicLock區(qū)域行為的各種參數(shù)含義。默認(rèn)的選項(xiàng)分別是浮動、自動、關(guān)閉和硬區(qū)域。
表5.4 LogicLock區(qū)域參數(shù)
參數(shù) | 選項(xiàng) | 特征 |
狀態(tài) | 浮動、鎖定 | 浮動區(qū)允許QuartusII軟件決定器件上的區(qū)域位置。鎖定區(qū)是區(qū)域中用戶定義的位置，在圖形平面配置圖上以實(shí)線邊界標(biāo)出，鎖定區(qū)必須有固定的大小 |
大小 | 自動、固定 | 自動大小區(qū)允許QuartusII軟件決定區(qū)域的合適大小，固定區(qū)域含有用戶定義的形狀和大小 |
保留 | 關(guān)閉、打開 | 保留特性允許用戶定義區(qū)域中的資源能否用于沒有分配給區(qū)域的實(shí)體。如果保留打開，則只有分配給區(qū)域的項(xiàng)目才可以在區(qū)域內(nèi)布放 |
執(zhí)行 | 硬、軟 | 軟區(qū)域有更寬松的時間約束，允許總設(shè)計(jì)的性能提高后，將一些實(shí)體置于區(qū)域之外。硬區(qū)域不允許將內(nèi)容放置在區(qū)域邊界之外 |
原點(diǎn) | 平面配置圖的任一位置 | 原點(diǎn)定義為LogicLock區(qū)域放置在平面配置圖上時其左上角位置 |
5.8.4邏輯鎖定流程
首先，分析整體資源利用率，如果采用的FPGA芯片容量足夠，理論上只要保證重點(diǎn)模塊的資源利用率，就能保證整體設(shè)計(jì)的性能；然后采用邏輯鎖定的基于模塊設(shè)計(jì)流程（LogicLockblock-baseddesignflow）進(jìn)行設(shè)計(jì)，步驟如下。
（1）在Quartus®中綜合單個底層模塊。
（2）優(yōu)化重點(diǎn)模塊，進(jìn)行邏輯鎖定。
（3）反標(biāo)（back-annotaing）。
（4）導(dǎo)出模塊邏輯鎖定約束信息，包括原級網(wǎng)表（atomnetlist）文件（.vqm）、布局信息（placementinformation）文件（qsf）和布線信息（routinginformation）文件（.rcf）。
（5）將這些約束文件導(dǎo)入頂層（top-level）工程中。
（6）編譯和驗(yàn)證整個頂層設(shè)計(jì)。
（7）編譯完成后，查看時序分析界面是否達(dá)到要求。
以上介紹的邏輯鎖定的具體方法可以參照5.11小節(jié)。
通過應(yīng)用一種新的設(shè)計(jì)方法學(xué)——邏輯鎖定方法學(xué)（LogicLockMethodology），采用了模塊化、團(tuán)隊(duì)化的設(shè)計(jì)流程，對重點(diǎn)模塊進(jìn)行優(yōu)化，解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程無法解決的問題，同時對其他FPGA設(shè)計(jì)工程中類似的問題提供了可借鑒的思路。
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