在超深亞微米技術(shù)工藝下，布局成為超大規(guī)模集成電路物理設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一步。由于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(Field Programable Gate Array，F(xiàn)PGA)布線資源的預(yù)先確定性，使得FPGA的布局更為重要。本文以建立高性能、低擁擠的布局為目標(biāo)，從FPGA芯片結(jié)構(gòu)和布局算法兩方面進(jìn)行了深入研究。論文提出了一種通用的層次式FPGA(HFPGA)結(jié)構(gòu)模型及布局模型，并且給出了該模型的數(shù)學(xué)計(jì)算公式；提出將元件之間的層次距離轉(zhuǎn)化為線長的方法，實(shí)現(xiàn)了基于線網(wǎng)模型的高精度布局算法：提出利用矩形的對(duì)角線元件之間層次來代替線長，從而達(dá)到優(yōu)化線長的同時(shí)提高布通率的快速布局算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，兩種算法均在北卡羅來納微電子中心(MCNC)學(xué)術(shù)芯片測(cè)試案例上取得了較理想的布局實(shí)驗(yàn)效果，為下一步的布線工作建立了良好的基礎(chǔ)接口，并且完成了初始布線的工作。本FPGA結(jié)構(gòu)模型的提出和布局算法的實(shí)現(xiàn)也都為工業(yè)界提供了借鑒價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA 驅(qū)動(dòng) 布局 算法研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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示波器是調(diào)試電路的一個(gè)重要工具，其性能的優(yōu)劣直接影響電路測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。在電路參數(shù)的分析過程中，除了示波器的帶寬、采樣率和存儲(chǔ)深度外，一個(gè)更重要的指標(biāo)就是波形捕獲率，該指標(biāo)直接關(guān)系到示波器能否捕獲到偶發(fā)的錯(cuò)...
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字存儲(chǔ)示波器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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LT8900是LDT公司生產(chǎn)的一款低成本，高集成度的2.4GHZ的無線收發(fā)芯片，片上集成發(fā)射機(jī)，接收機(jī)，頻率綜合器，GFSK調(diào)制解調(diào)器。發(fā)射機(jī)支持功率可調(diào)，接收機(jī)采用數(shù)字?jǐn)U展通信機(jī)制，在復(fù)雜環(huán)境和強(qiáng)干擾條件下，可以達(dá)到優(yōu)良的收發(fā)性能。外圍電路簡單，只需搭配MCU以及少數(shù)外圍被動(dòng)器件。LT8900傳輸GFSK信號(hào)，發(fā)射功率約為2dBm，最大可以到6dBm。接收機(jī)采用低中頻結(jié)構(gòu)，接收靈敏度可以達(dá)到-87dBm。數(shù)字信道能量檢測(cè)可以隨時(shí)監(jiān)控信道質(zhì)量。 片上的發(fā)射接收FIFO寄存器可以和MCU進(jìn)行通信，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，然后以1Mbps數(shù)據(jù)率在空中傳輸。它內(nèi)置了CRC，F(xiàn)EC，auto-ack和重傳機(jī)制，可以大大簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)并優(yōu)化性能。 數(shù)字基帶支持4線SPI和2線I2C接口，此外還有Reset，Pkt_flag, Fifo_flag三個(gè)數(shù)字接口。 為了提高電池使用壽命，芯片在各個(gè)環(huán)節(jié)都降低功耗，芯片最低工作電壓可以到1.9V，在保持寄存器值條件下，最低電流為1uA。 芯片有QFN24 4*4mm和SSOP16封裝，都符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在繪制USB電源線、信號(hào)地和保護(hù)地時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： ①USB插座的1、2、3、4腳應(yīng)在信號(hào)地的包圍范圍內(nèi)，而不是在保護(hù)地的包圍范圍 內(nèi)。 ②USB差分信號(hào)線和其他信號(hào)線在走線的時(shí)候不應(yīng)與保護(hù)地層出現(xiàn)交疊。 ③電源層和信號(hào)地層在覆銅的時(shí)候要注意不應(yīng)與保護(hù)地層出現(xiàn)交疊。 ④電源層要比信號(hào)地層內(nèi)縮20D，D為電源層與信號(hào)地層之間的距離。 ⑤如果差分線所在層的信號(hào)地需要大面積覆銅，注意信號(hào)地與差分線之間要保證 35 mil以上的間距，以免覆銅后降低差分線的阻抗。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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HE-AAC是一種保證在高音質(zhì)情況下壓縮率很高的音頻編碼，它具有多聲道、多采樣率、高壓縮比、高音質(zhì)等特點(diǎn)，可以比AAC的編碼效率提高至少30％，在48 Kb/s的碼率下就可提供高品質(zhì)立體聲音頻，已被全球數(shù)字廣播協(xié)會(huì)和3GPP組織采納...
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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基于過采樣和∑-△噪聲整形技術(shù)的DAC能夠可靠地把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為高精度的模擬信號(hào)(大于等于16位)。采用這一架構(gòu)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換具有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如極低的失配噪聲和更高的可靠性，便于實(shí)現(xiàn)嵌入式集成等，最重要的是可以得到其他DAC結(jié)構(gòu)所無法達(dá)到的精度和動(dòng)態(tài)范圍。在高精度測(cè)量，音頻轉(zhuǎn)換，汽車電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。 本文采用∑-△結(jié)構(gòu)以FPGA方式實(shí)現(xiàn)了一個(gè)具有高精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，在24比特的輸入信號(hào)下，達(dá)到了約150dB的信噪比。作為一個(gè)靈活的音頻DAC實(shí)現(xiàn)方案。該DAC可以對(duì)CD/DVD/HDCD/SACD等多種制式下的音頻信號(hào)進(jìn)行處理，接受并轉(zhuǎn)換采樣率為32/44.1/48/88.2/96/192kHz，字長為16/18/20/24比特的PCM數(shù)據(jù)，具備良好的兼容性和通用性。 由于非線性和不穩(wěn)定性的存在，高階∑-△調(diào)制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)存在較大的難度。本文綜合大量文獻(xiàn)中的經(jīng)驗(yàn)原則和方法，闡述了穩(wěn)定的高階高精度調(diào)制器的設(shè)計(jì)流程；并據(jù)此設(shè)計(jì)了達(dá)到24bit精度和滿量程輸入范圍的的5階128倍調(diào)制器。本文創(chuàng)新性地提出了∑-△調(diào)制器的一種高效率流水線實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。分析表明，與其他常見的∑-△調(diào)制器實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)相比，本方案具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)算單元少等優(yōu)點(diǎn)；此外在同樣信號(hào)采樣率下，調(diào)制器所需的時(shí)鐘頻率大大降低。 文中的過采樣濾波模塊采用三級(jí)半帶濾波器和一個(gè)可變CIC濾波器級(jí)聯(lián)組成，可以達(dá)到最高128倍的過采樣比，同時(shí)具有良好的通帶和阻帶特性。在半帶濾波器的設(shè)計(jì)中采用了CSD編碼，使結(jié)構(gòu)得到了充分的簡化。 本文提出的過采樣DAC方案具有可重配置結(jié)構(gòu)，讓使用者能夠方便地控制過采樣比和調(diào)制器階數(shù)。通過積分梳狀濾波器的配置，能夠獲得32/64/128倍的不同過采樣比，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于32～192kHz多種采樣率輸入的處理。在不同輸入字長情況下，通過調(diào)制器的重構(gòu)，則可以將調(diào)制器由高精度的5階模式改變?yōu)楣母偷?階模式，滿足不同分辨率信號(hào)輸入時(shí)的不同精度要求。這是本文的另一創(chuàng)新之處。 目前，該過采樣DAC已經(jīng)在XilinxVirtexⅡ系列FPGA器件下得到硬件實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證。測(cè)試表明，對(duì)于從32kHz到192kHz的不同輸入信號(hào)，該DAC模塊輸出1比特碼流的帶內(nèi)信噪比均能滿足24比特?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換應(yīng)用的分辨率要求。
上傳時(shí)間： 2013-07-08
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FPGA布局算法和軟件位于工藝映射和布線之間，是一個(gè)承上啟下的階段，對(duì)最終的布通率和時(shí)序都有著重要的影響。 本論文的工作之一便是研究旨在提高布通率的布局算法。在研究了國內(nèi)外裝箱和布局算法的基礎(chǔ)上，本文提出了一種新的結(jié)合了裝箱的布局算法框架，并稱之為"低溫交替改善的"布局算法。其基本思想是，在模擬退火的低溫階段交替的優(yōu)化裝箱和布局。本文給了基于學(xué)術(shù)界標(biāo)準(zhǔn)布局布線軟件VPR的一個(gè)軟件實(shí)現(xiàn)，并且提出了低溫的判定條件以及一種新的選擇待交換邏輯單元的方法。采用三種不同的裝箱算法作為布局輸入，基于VPR的低溫交替改善的布局算法實(shí)現(xiàn)，在布通率上，比VPR分別提高了21.3％、15.5％、10.7％。而帶來的平均額外時(shí)間開銷不到20％。 FPGA布局軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)FPGA CAD流程的運(yùn)行效率，算法的可擴(kuò)展性也有著不可忽視的影響。現(xiàn)代FPGA有著多樣而復(fù)雜的邏輯和布線資源。而學(xué)術(shù)界的布局軟件'VPR所面向的FPGA卻只能處理十分簡單的FPGA結(jié)構(gòu)，對(duì)于宏、總線、多時(shí)鐘等實(shí)際應(yīng)用中很重要的部分都沒有考慮。本文提出了"邏輯單元層"的概念，用具有特定幾何結(jié)構(gòu)的邏輯單元層來統(tǒng)一處理多種類型的邏輯資源。針對(duì)相對(duì)位置約束在現(xiàn)代FPGA布局軟件中的重要地位，我們提出了一種處理相對(duì)位置約束的方法。這些討論均已經(jīng)在面向Xilinx SpartanⅡ芯片布局的原型系統(tǒng)中得到了實(shí)現(xiàn)，初步證實(shí)了這些方法的可擴(kuò)展性和實(shí)用性。
標(biāo)簽： FPGA 布局 算法研究 軟件實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)是一種可實(shí)現(xiàn)多層次邏輯器件。基于SRAM的FPGA結(jié)構(gòu)由邏輯單元陣列來實(shí)現(xiàn)所需要的邏輯函數(shù)。FPGA中，互連線資源是預(yù)先定制的，這些資源是由各種長度的可分割金屬線，緩沖器和．MOS管實(shí)現(xiàn)的，所以相對(duì)于ASIC中互連線所占用的面積更大。為了節(jié)省芯片面積，一般都采用單個(gè)MOS晶體管來連接邏輯資源。MOS晶體管的導(dǎo)通電阻可以達(dá)到千歐量級(jí)，可分割金屬線段的電阻相對(duì)于MOS管來說是可以忽略的，然而它和地之間的電容達(dá)到了0.1pf[1]。為了評(píng)估FPGA的性能，用HSPICE仿真模型雖可以獲得非常精確的結(jié)果，但是基于此模型需要花費(fèi)太多的時(shí)間。這在基于時(shí)序驅(qū)動(dòng)的工藝映射和布局布線以及靜態(tài)時(shí)序分析中都是不可行的。于是，非常迫切地需要一種快速而精確的模型。 FPGA中連接盒、開關(guān)盒都是由MOS管組成的。FPGA中的時(shí)延很大部分取決于互連，而MOS傳輸晶體管在互連中又占了很大的比重。所以對(duì)于MOS管的建模對(duì)FPGA時(shí)延估算有很大的影響意義。對(duì)于MOS管，Muhammad[15]采用導(dǎo)通電阻來代替MOS管，然后用。Elmore[3]時(shí)延和Rubinstein[4]時(shí)延模型估算互連時(shí)延。Elmore時(shí)延用電路的一階矩來近似信號(hào)到達(dá)最大值50％時(shí)的時(shí)延，而Rubinstein也是通過計(jì)算電路的一階矩估算時(shí)延的上下邊界來估算電路的時(shí)延，然而他們都是用來計(jì)算RC互連時(shí)延。傳輸管是非線性器件，所以沒有一個(gè)固定的電阻，這就造成了Elmore時(shí)延和Rubinstein時(shí)延模型的過于近似的估算，對(duì)整體評(píng)估FPGA的性能帶來負(fù)面因素。 本論文提出快速而精確的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA中的互連資源MOS傳輸管時(shí)延模型。首先從階躍信號(hào)推導(dǎo)出適合50％時(shí)延的等效電阻模型，然后在斜坡輸入的時(shí)候，給出斜坡輸入時(shí)的時(shí)延模型，并且給出等效電容的計(jì)算方法。結(jié)果驗(yàn)證了我們精確的時(shí)延模型在時(shí)間上的開銷少的性能。 在島型FPGA中，單個(gè)傳輸管能夠被用來作為互連線和互連線之間的連接，或者互連線和管腳之間的連接，如VPR把互連線和管腳作為布線資源，管腳只能單獨(dú)作為輸入或者輸出管腳，以致于它們不是一個(gè)線網(wǎng)的起點(diǎn)就是線網(wǎng)的終點(diǎn)。而這恰恰忽略了管腳實(shí)際在物理上可以作為互連線來使用的情況(VPR認(rèn)為dogleg現(xiàn)象本身對(duì)性能提高不多)。本論文通過對(duì)dogleg現(xiàn)象進(jìn)行了探索，并驗(yàn)證了在使用SUBSET開關(guān)盒的情況下，dogleg能提高FPGA的布通率。
上傳時(shí)間： 2013-07-24
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現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)能夠減少電子系統(tǒng)的開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和開發(fā)成本，縮短上市時(shí)間，降低維護(hù)升級(jí)成本，故廣泛地應(yīng)用在電子系統(tǒng)中。最新的FPGA都采用了層次化的布線資源結(jié)構(gòu)，與以前的結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化。由于FPGA布線資源的固定性和有限性，因此需要開發(fā)適用于這種層次化的FPGA結(jié)構(gòu)并提高布線資源有效利用率的布線算法。同時(shí)由于晶體管尺寸的不斷減小，有必要在FPGA布線算法中考慮功耗和時(shí)序問題。 本論文所作的研究工作主要包括：提出一種基于Tile的FPGA結(jié)構(gòu)描述方法，對(duì)FPGA功耗模型和時(shí)序模型進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了考慮FPGA功耗、布線資源利用率的布線算法。 在FPGA結(jié)構(gòu)描述方面，本文在分析現(xiàn)代商用FPGA層次化結(jié)構(gòu)及學(xué)術(shù)上對(duì)FPGA描述方法的基礎(chǔ)上，提出一種基于Tile的FPGA結(jié)構(gòu)描述。由于基本Tile的重復(fù)性，采用該方法可以簡化FPGA結(jié)構(gòu)的描述，同時(shí)由于該方法是以硬件結(jié)構(gòu)為根據(jù)，為FPGA軟硬件提供了簡單而靈活的接口，該方法在原型系統(tǒng)中測(cè)試證明是正確的。 在FPGA功耗模型方面，本文研究了ASIC中關(guān)于電路功耗計(jì)算的基本方法，并將其應(yīng)用到FPGA功耗分析中。在模型中的采用了混合的功耗模型，包括動(dòng)態(tài)功耗模型和靜態(tài)功耗模型。動(dòng)態(tài)功耗的計(jì)算采用基于節(jié)點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換率的開關(guān)級(jí)動(dòng)態(tài)功耗計(jì)算和邏輯塊宏模型，靜態(tài)功耗則采用基于公式計(jì)算的晶體管漏電功耗模型和邏輯塊基于仿真的LUT/MUX表達(dá)式計(jì)算模型。這些功耗模型將運(yùn)用到我們后面的功耗計(jì)算和基于功耗驅(qū)動(dòng)的布線算法中。 在FPGA布線算法研究和實(shí)現(xiàn)方面，本文在介紹基本的搜索算法之后，介紹了將FPGA硬件結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)镕PGA布線程序可識(shí)別的布線資源圖的方法，并將基本的搜索算法運(yùn)用的FPGA布線資源圖上，實(shí)現(xiàn)FPGA的基于布通率的布線算法。在此基礎(chǔ)上，借鑒了FPGA時(shí)序分析方法，將時(shí)序分析作為布線算法的一子模塊，對(duì)基于時(shí)序的布線算法進(jìn)行了研究；同時(shí)采用了FPGA功耗模型，在布線算法實(shí)現(xiàn)中考慮了動(dòng)態(tài)功耗的問題。最后在布線算法中實(shí)現(xiàn)兩種啟發(fā)式策略以提高可布線資源有效利用率。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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數(shù)字超聲診斷設(shè)備在臨床診斷中應(yīng)用十分廣泛，研制全數(shù)字化的醫(yī)療儀器已成為趨勢(shì)。盡管很多超聲成像儀器設(shè)計(jì)制造中使用了數(shù)字化技術(shù)，但是我們可以說現(xiàn)代VLSI 和EDA 技術(shù)在其中并沒有得到充分有效的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的發(fā)展，PLD 在很多與B 型超聲成像或多普勒超聲成像有關(guān)的領(lǐng)域都得到了較好的應(yīng)用，例如數(shù)字通信和相控雷達(dá)領(lǐng)域。 在研究現(xiàn)代超聲成像原理的基礎(chǔ)上，我們首先介紹了常見的數(shù)字超聲成像儀器的基本結(jié)構(gòu)和模塊功能，同時(shí)也介紹了現(xiàn)代FPGA 和EDA 技術(shù)。隨后我們?cè)敿?xì)分析討論了B 超中，全數(shù)字化波束合成器的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)手段。我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了片內(nèi)高速異步FIFO 以降低采樣率，仿真結(jié)果表明資源使用合理且訪問時(shí)間很小。正交檢波方法既能給出灰度超聲成像所需要的回波的幅值信息，也能給出多普勒超聲成像所需要的回波的相移信息。我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于直接數(shù)字頻率合成原理的數(shù)控振蕩器，能夠給出一對(duì)幅值和相位較平衡的正交信號(hào)，且在FPGA 片內(nèi)實(shí)現(xiàn)方案簡單廉價(jià)。數(shù)控振蕩器輸出波形的頻率可動(dòng)態(tài)控制且精度較高，對(duì)于隨著超聲在人體組織深度上的穿透衰減，導(dǎo)致回波中心頻率下移的聲學(xué)物理現(xiàn)象，可視作將回波接收機(jī)的中心頻率同步動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行補(bǔ)償。 還設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了B 型數(shù)字超聲診斷儀前端發(fā)射波束聚焦和掃描控制子系統(tǒng)。在單片F(xiàn)PGA 芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了聚焦延時(shí)、脈寬和重復(fù)頻率可動(dòng)態(tài)控制的發(fā)射驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生器、線掃控制、探頭激勵(lì)控制、功能碼存儲(chǔ)等功能模塊，功能仿真和時(shí)序分析結(jié)果表明該子系統(tǒng)為設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高速度、高精度、高集成度的全數(shù)字化超聲診斷設(shè)備打下了良好的基礎(chǔ)，將加快其研發(fā)和制造進(jìn)程，為生物醫(yī)學(xué)電子、醫(yī)療設(shè)備和超聲診斷等方面帶來新思路。
標(biāo)簽： 全數(shù)字 中的應(yīng)用 超聲診斷儀
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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