3.1. Стратегия проектирования

Выполнение курсового проекта требует умения использования САПР Quartus II Web Edition Software Version 4.2 фирмы ALTERA Corporation. Первоначально эти навыки должны быть получены студентом при выполнении лабораторных и практических работ по курсу.

Среда проектирования системы Quartus II Web Edition Software Version 4.2 предлагает полный спектр возможностей для разработки цифровых устройств начиная от различных способов задания алгоритма работы до трассировки, моделирования и программирования конкретной ПЛИС. Взаимосвязь приложений среды проектирования поясняет рис.1.

Рис.1.

Возможный вариант процедуры проектирования, реализации которой доступна с применением среды Quartus II Web Edition Software Version 4.2, представлен на рис.2.

Реализация данной процедуры предполагает использование либо стратегии восходящего, либо нисходящего проектирования.

И та и другая стратегии подразумевают использование поведенческих и структурных описаний модулей. При структурном описании модуль представляется в виде совокупности взаимосвязанных компонентов более низкого уровня в иерархии описаний. При поведенческом же описании задается алгоритм работы модуля.

Восходящее проектирование применимо в том случае, когда для создаваемого устройства имеется детальное структурное описание (обычно — принципиальная схема на микросхемах средней степени интеграции), выполненное в элементном базисе, отличном от имеющегося в распоряжении разработчика СБИС.

Рис.2.

При этом разработчик решает следующие задачи:

• Создание функциональных аналогов элементов, использованных в заданном структурном описании.

• Отладка созданных компонентов.

• Сборка созданных компонентов в единый модуль.

• Моделирование и отладка устройства в целом.

Таким образом, в процессе проектирования разработчик сначала создает модули нижнего уровня в иерархии описаний, а затем — модуль верхнего уровня. Отсюда и название стратегии проектирования.

Стратегия нисходящего проектирования применяется в том случае, когда задан алгоритм работы (поведенческое описание) создаваемого устройства и набор системных требований (максимальная тактовая частота работы, задержка распространения сигналов от входов до выходов, потребление энергии, стоимость и т. д.). При этом поведенческое описание может быть как формализованным (блок схема алгоритма, граф, таблица переходов и выходов и т. д.), так и неформализованным (словесное описание). Реализация нисходящего проектирования базируется на итерационном выполнении структурной декомпозиции.

Упрощенно, ориентируясь на возможности пакета Quartus II Web Edition Software Version 4.2, процедура нисходящего проектирования выглядит следующим образом:

• Разработка архитектуры СБИС. Исходное поведенческое описание преобразуется в структурное, элементами которого являются архитектурные модули.

• Архитектурные модули либо описываются на поведенческом уровне (например, с помощью языка AHDL), либо осуществляется их структурная декомпозиция и создается структурное описание, элементами которого являются функциональные модули. Далее процедура итерационно повторяется до тех пор, пока все функциональные модули не будут описаны на поведенческом уровне.

• После этого осуществляется функциональное моделирование модулей, имеющих поведенческие описания.

• Функциональное моделирование модулей, имеющих структурное описание (модули, имеющие поведенческое описание, входят в них как компоненты).

• Моделирование и отладка устройства в целом.

Таким образом, в процессе проектирования разработчик опускается с верхнего уровня иерархии описаний, уровня СБИС, к нижним уровням. Отсюда и название стратегии проектирования.

Следует отметить, что стратегия нисходящего проектирования имеет безусловные преимущества как по временным затратам на разработку, так и по качеству проработки проекта.

Независимо от выбранной стратегии проектирования для задания структур и алгоритмов работы модулей целесообразно использование текстового описания, созданного на языке AlteraHDL.

При выполнении курсового проекта используется как восходящая , так и нисходящая стратегии проектирования.