使用Quartus II開發(fā)軟件
現(xiàn)今每個工程人員都把精力放在效能上面,即用最少的資源做最多的事情。Altera公司的PLD(可編程邏輯)開發(fā)軟件平臺工具Quartus II 能幫助工程人員提高效能,它是如何實現(xiàn)的呢?概括起來說就是 Quartus II的T.I.P.S.方法。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/81537.htmT代表Timequest,新一代ASIC功能時序分析器,支持業(yè)界標準的Synopsys設(shè)計約束(SDC)時序分析方法。
I代表Incremental Compilation—增量編譯器,支持自下而上的設(shè)計流程,可以分別建立和優(yōu)化設(shè)計模塊。
P 代表PowerPlay—功耗分析和優(yōu)化技術(shù),能夠?qū)倪M行自動優(yōu)化,從設(shè)計概念形成到實施階段,幫助用戶提高功耗管理的效率。
S 代表SOPC Builder—可編程片上系統(tǒng)生成器,它避免了繁雜而又容易出錯的系統(tǒng)集成任務(wù),幫助用戶迅速建立系統(tǒng)。
TimeQuest時序分析器
新的、使用方便的TimeQuest時序分析器提供完整的GUI用戶界面,建立約束和時序報告,并提供ASIC功能特性,自然地支持Synopsys設(shè)計約束(SDC)格式,以及全腳本功能。TimeQuest時序分析器是 65nm 器件和未來工藝技術(shù)的默認時序分析器。 Altera 的 Quartus II 軟件針對 65nm 和以前的設(shè)計繼續(xù)提供標準時序分析器。
Altera建議在180nm、90nm和65nm工藝節(jié)點上都使用 TimeQuest 時序分析器。此外,還建議所有移植到65nm器件上的設(shè)計都使用TimeQuest時序分析器。
從基本的時序分析要求到高級時序分析要求,與標準時序分析器相比,TimeQuest時序分析器有明顯的優(yōu)勢。
基本時序分析要求—TimeQuest提供使用方便的GUI,建立約束,查看時序報告。它提供和標準時序分析器相同的流程 ( 包括默認的時鐘約束和 fMAX 報告 ) ,而不必再學(xué)習SDC或者其他的約束格式。
中間時序分析要求—TimeQuest能夠自然地支持 SDC 格式。 TimeQuest簡化了 SDC 的學(xué)習過程,提供按需的交互式報告功能。 與 標準時序分析器相比, 它能夠建立更精確的時序行為模型 ( 例如,上升 / 下降時序模型 ) 。
高級時序要求— TimeQuest提供全腳本功能,建立約束,生成報告,管理時序分析流程。 TimeQuest支持高級報告,并且能夠建立定制報告。 它對SDC的自然支持還能夠輕松實現(xiàn) ASIC 原型開發(fā),或者移植為硬拷貝的結(jié)構(gòu)化 ASIC 。
Incremental Compilation增量式編譯器
Quartus II 軟件首次實現(xiàn)了 FPGA 業(yè)界的漸進式編譯功能,支持自上而下和自下而上基于團隊的設(shè)計,縮短了設(shè)計迭代的編譯時間,同時保持性能不變,使 Quartus II 軟件成為高密度 FPGA 設(shè)計中效率最高的軟件。使用 Quartus II 軟件可以迅速完成高密度 FPGA 設(shè)計。
Quartus II 漸進式設(shè)計在功能上的改進包括了基于團隊的工程管理流程,大大提高了團隊設(shè)計的效率。在新的工程管理器界面中,用戶可以生成所有的自下而上的設(shè)計分區(qū)工程,讓每個工程師獨立地進行開發(fā)和優(yōu)化,然后將結(jié)果集成到整個設(shè)計中。在系統(tǒng)集成階段,系統(tǒng)規(guī)劃人員還可以對準備好的優(yōu)化設(shè)計模塊逐步進行集成,同時保持設(shè)計模塊的性能不變。
通過縮短編譯時間,用戶可以由原來的每天只能迭代一到兩次提高到現(xiàn)在的四到十次,極大地提高了設(shè)計效能。
漸進式編譯功能使設(shè)計人員能夠為綜合和適配 / 邏輯布局確定物理和邏輯分區(qū),如圖1 所示。
Quartus II 軟件在處理設(shè)計時,保留用戶指定的分區(qū),能夠優(yōu)化特定分區(qū)而不變動其他分區(qū)。高級優(yōu)化技術(shù)會導(dǎo)致編譯時間增加,而漸進式編譯功能則降低了這種影響,提高時序逼近性能,在特定設(shè)計分區(qū)上使用物理綜合等高級優(yōu)化技術(shù),保持其他分區(qū)不變。
例如,如果頂部分區(qū)和 F 分區(qū)已經(jīng)達到性能要求,那么用戶可以只修改 B 分區(qū)或者打開物理綜合功能,重新編譯設(shè)計來進一步優(yōu)化設(shè)計的總體性能。
用戶可以方便地在 Quartus II 軟件工程導(dǎo)航器層次視圖中分配分區(qū)。 完成設(shè)計分區(qū)后,設(shè)計人員通過為每個分區(qū)設(shè)置一個網(wǎng)表類型屬性,實現(xiàn)對設(shè)計處理過程的高級控制。
PowerPlay功率分析和優(yōu)化技術(shù)
引入Quartus II 的PowerPlay功率分析和優(yōu)化技術(shù)后,Altera在軟件技術(shù)上領(lǐng)先的傳統(tǒng)得到了進一步的鞏固。PowerPlay技術(shù)可以使用戶對動態(tài)和靜態(tài)功耗進行精確地分析和優(yōu)化。
PowerPlay使用戶能夠在早期設(shè)計概念到設(shè)計實施階段過程中對功耗進行估算,如圖2所示。
設(shè)計人員可以在設(shè)計概念產(chǎn)生階段,利用PowerPlay前期功率估算器表單對靜態(tài)和動態(tài)功耗進行估算。利用新的PowerPlay功率分析器功能,在設(shè)計實施階段對功率進行精確估算。
利用PowerPlay功率分析器功能,通過前期功率估算器表單提高了功耗估算的精度。該表單包括:
·考慮器件資源使用和布局布線結(jié)果;
·考慮功能和時序仿真輸入/輸出激勵;
·當仿真矢量輸入無效時,對預(yù)期的設(shè)計節(jié)點工作速率進行統(tǒng)計分析。
PowerPlay生產(chǎn)詳細的報告,指明哪種器件結(jié)構(gòu)甚至是設(shè)計層次模塊消耗了最大的功耗。圖3列出了PowerPlay功率分析器報告。
SOPC Builder可編程片上系統(tǒng)生成器
在建立一個系統(tǒng)時,最耗時的任務(wù)是根據(jù)系統(tǒng)要求集成大量的組件。SOPC Builder避免了手動系統(tǒng)集成任務(wù),使用戶能夠?qū)⒕性诙ㄖ朴脩暨壿嬙O(shè)計上,從而突出系統(tǒng)優(yōu)勢。Quartus II 設(shè)計軟件的所有版本均包括SOPC Builder 系統(tǒng)生成工具。SOPC Builder具有:
·使用方便的 GUI 界面,幫助用戶高效地建立并修改系統(tǒng);
·自動集成常用的 SOPC Builder 組件、Altera知識產(chǎn)權(quán) (IP)、Altera宏功能合作伙伴計劃 (AMPP) IP,以及定制組件內(nèi)核等;
·高效地連接外部處理器和SOPC Builder可用IP庫,包括Serial RapidIO、千兆以太網(wǎng)、PCI和PCI Express;
·建立自己的可重用定制組件;
·生成系統(tǒng) HDL,包括針對系統(tǒng)組件集成需求而經(jīng)過優(yōu)化的系統(tǒng)互聯(lián)架構(gòu)。
用戶可以在全部或者部分FPGA以及MAX II CPLD 系統(tǒng)設(shè)計中使用SOPC Builder。采用SOPC Builder接口來選擇元件,以及元件間的連接,用戶會發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)集成任務(wù)能夠在幾分鐘內(nèi)完成。SOPC Builder應(yīng)用包括:
·構(gòu)建定制Nios II 嵌入式處理器解決方案;
·采用外設(shè)擴展定制單機處理器;
·通過PCI接口連接至ASSP專用標準產(chǎn)品和CPU;
·構(gòu)建數(shù)字信號處理(DSP)的協(xié)處理器。
例如,用戶可以使用SOPC Builder和Altera Nios II處理器定義一個定制處理器方案,見圖4。
同樣,采用SOPC Builder元件編輯器功能,用戶可以輕松實現(xiàn)幾乎所有外部處理器以及DSP的接口。
如果用戶使用SOPC Builder和SOPC Builder Ready的PCI MegaCore編譯器,將容易構(gòu)建通過PCI接口實現(xiàn)與這些ASSP以及外部處理器進行通信的系統(tǒng)。
采用SOPC Builder可以構(gòu)建DSP協(xié)處理器,分擔DSP器件的任務(wù)。還可以利用Altera FPGA并行DSP處理能力,提升系統(tǒng)的DSP處理性能。
SOPC Builder直觀的用戶界面使用戶能夠輕松地選擇元件,進行參數(shù)賦值,選擇元件間的連接,生成包括互連在內(nèi)的完整系統(tǒng),自動生成方便軟件工程師使用的存儲器映射頭文件。
結(jié)語
Quartus II T.I.P.S方法能夠提高PLD的設(shè)計效能,是行之有效的捷徑。
用戶和充分利用Altera公司提供的資源,免費下載最新Quartus II軟件:www.altera.com.cn/download,以及Quartus II 開發(fā)軟件7.1文檔:http://www.altera.com.cn/literature/lit-qts.jsp。
另外,“Show me, Guide me, Test me”, 是一個集成在Quartus II中非常好的學(xué)習工具,用戶可以在安裝完Quartus II 軟件后,從HELP菜單中TUTORIAL欄里獲得。
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