PCB工程師做layout的設(shè)計要點知識

　　如今，FPGA 功能強大且管腳數(shù)目極大，可為工程師提供大量機(jī)會來提升特性和功能，同時還能降低產(chǎn)品成本。隨著復(fù)雜度增加，將這些器件集成到印刷電路板也成為了一項嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。數(shù)百個邏輯信號需映射到器件的物理管腳輸出，同時還需保持設(shè)計的電氣完整性。FPGA 復(fù)雜度增加也需要合成技術(shù)，如此才能更快達(dá)到時序收斂，地減少設(shè)計變更的影響以及解決特定應(yīng)用要求。

　　通過使用可選的 FPGA-PCB 優(yōu)化技術(shù)，即將 HDL 合成和先進(jìn)的 FPGA-PCB I/O 優(yōu)化添加到 PADS Professional 中，便可應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。HDL 設(shè)計環(huán)境和 PCB 上物理實施之間的這一接口大大縮短了產(chǎn)品的上市時間，降低了制造成本。

　　直觀的邏輯合成環(huán)境包括先進(jìn)的優(yōu)化技術(shù)、屢獲殊榮的時序分析和先進(jìn)的推論技術(shù)，適用于與供應(yīng)商無關(guān)的設(shè)計中，可加快產(chǎn)品上市時間、消除設(shè)計缺陷以及提供的結(jié)果質(zhì)量 （QoR）。

?

　　FPGA I/O 可優(yōu)化管腳分配，從而提高布通率和信號完整性。

　　主要優(yōu)勢：

　　■ 通過采用并行流程縮短總設(shè)計時間

　　■ 通過消除 PCB 信號層降低 PCB制造成本

　　■ 消除由于 PCB 上的過期 FPGA符號所導(dǎo)致的 PCB 重新設(shè)計

　　■ 采用高速性能優(yōu)化

　　■ 消除與創(chuàng)建和維護(hù)用于 PCB 原理圖的 FPGA 符號相關(guān)的成本

　　FPGA I/O Opmizaon

　　流程集成

　　I/O 優(yōu)化與 PADS Professional 設(shè)計流程緊密集成，在項目的任何階段均可訪問。原理圖、PCB Layout 和FPGA 數(shù)據(jù)庫始終保持同步，以便用戶控制項目的設(shè)計數(shù)據(jù)流。另外，原理圖用戶可決定何時將 FPGA 數(shù)據(jù)（新數(shù)據(jù)或更新數(shù)據(jù)）傳輸?shù)?PCB 設(shè)計。

　　在 PCB 布局或布線開始前，I/O 優(yōu)化可使用 PADS 項目數(shù)據(jù)進(jìn)行疊層規(guī)劃以及優(yōu)化初始分配。用戶可將結(jié)果導(dǎo)出到 Layout，并在項目級別或企業(yè)庫級別管理 FPGA 元件。

　　信號和管腳分配

　　要手動將數(shù)百個 HDL 信號分配到 FPGA 管腳，同時仍嚴(yán)格遵守 FPGA 供應(yīng)商規(guī)則，這一過程難度可能很大。為簡化這一流程，PADS Professional 提供簡單易用的功能，以便進(jìn)行自動分配、信號標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)督、簡單拖放分配、支持操作對象集以及動態(tài)篩選?？傊淇珊喕盘柟苣_分配操作流程。每次管腳分配更改均通過 FPGA-PCB 流程管理，無論更改了哪些地方，均可保持一致。

?

　　自動化元件和符號生成

　　由于 FPGA 器件自身的性質(zhì)，因此需要不同的符號生成流程方法。在項目生命周期內(nèi)，F(xiàn)PGA 邏輯通常要更改數(shù)次，而符號必須與這些更改保持一致。該 PADS 模塊功能強大，不僅可讓您輕松、快捷且無誤地創(chuàng)建符號，而且仍可完全控制符號創(chuàng)建流程。相比于手動符號創(chuàng)建，時間從數(shù)小時或數(shù)天降到了數(shù)分鐘。

　　疊層規(guī)劃

　　PCB 設(shè)計流程的一個重要階段是元器件布局及其在PCB 布局上的方向。您可在 PCB Layout 流程開始前或流程中進(jìn)行疊層規(guī)劃。如此一來，工程師和設(shè)計人員就具有明顯優(yōu)勢，可在項目的初階段進(jìn)行FPGA 管腳分配更改、優(yōu)化元器件布局和方向、縮短飛線以及減少飛線交互。

　　FPGA 多實例和優(yōu)化

　　大多數(shù)情況下，同一個 FPGA 器件在不同項目甚至一個項目中都具有不同的邏輯功能。在項目開發(fā)期間，PADS Professional I/O 優(yōu)化可自動支持這些情況。物料清單中列出了不同功能符號表示的FPGA 以及供應(yīng)商元件編號?；旧蠠o法成功手動執(zhí)行兩個或多個 FPGA 器件之間的連接優(yōu)化。不過使用這個 PADS Professional 模塊，優(yōu)化算法即可評估所有可能的連接組合，從而獲得互連。此外，還可以地減少初始分配中產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)交互，提高布線完成率。

　　FPGA Synthesis

　　優(yōu)化算法

　　一套獨特的優(yōu)化算法可自動將特定優(yōu)化集中在有可能妨礙整體性能的設(shè)計領(lǐng)域，例如有限狀態(tài)機(jī)（FSM）、跨層次結(jié)構(gòu)路徑以及具有過高組合邏輯的路徑。這些算法可提供自動化的啟發(fā)式方法，從而交付更小更快的設(shè)計，而無需迭代人工介入。

　　RTL 和技術(shù)原理圖查看器

　　編譯設(shè)計時，可使用通用門進(jìn)行創(chuàng)建并以 RTL 原理圖形式查看。合成后，使用反映該數(shù)據(jù)庫的技術(shù)原理圖創(chuàng)建技術(shù)映射數(shù)據(jù)庫。原理圖查看器可協(xié)助您了解如何解讀 RTL 并將其映射到目標(biāo) FPGA 技術(shù)中。

　　供應(yīng)商不相關(guān)性

　　與供應(yīng)商無關(guān)的合成可支持 Altera、Latce、Microsemi和 Xilinx 的器件。因此，您可使用相同的 HDL 設(shè)計源文件和約束將任意器件作為目標(biāo)對象并獲取合成網(wǎng)表，將其通過適當(dāng)?shù)墓?yīng)商工具用于布局布線。此供應(yīng)商不相關(guān)性使用戶可以輕松將任意 FPGA 器件重新作為目標(biāo)對象并分析結(jié)果，從而找到適合您設(shè)計的 FPGA 器件。

?

　　在與供應(yīng)商無關(guān)的環(huán)境中使用合成技術(shù)，針對每種 FPGA 器件實現(xiàn)特定的架構(gòu)優(yōu)化。

　　支持所有器件

　　除支持四大 FPGA 供應(yīng)商的 FPGA 器件外，PADS FPGA-PCB 協(xié)同設(shè)計模塊還全面支持 Altera Quartus II、Latce Diamond 和 ispLEVER、Microsemi Libero 和Designer 以及 Xilinx ISE 和 Vivado 等 FPGA 供應(yīng)商工具。

　　簡化約束流程

　　為適應(yīng)當(dāng)今高度復(fù)雜的 FPGA 設(shè)計流程，需要支持各種約束源，包括 HDL 代碼、SDC 文件和工具中的全局約束集等特定約束源。請務(wù)必指定時鐘頻率、輸入／輸出延遲和時序異常（如：合成中的多循環(huán)和偽路徑）等共同時序約束，以此確保從合成中獲取結(jié)果。

　　門控時鐘轉(zhuǎn)換

　　ASIC 設(shè)計人員通常使用門控時鐘進(jìn)行功率管理和其他操作。但映射到 FPGA 時，這些門控時鐘會導(dǎo)致較大的時鐘偏移、創(chuàng)建假信號以及阻礙時序分析。門控時鐘使用FPGA 中適當(dāng)?shù)膯⒂眯盘栕詣舆M(jìn)行轉(zhuǎn)換。

　　DSP 和 RAM 推論優(yōu)化

　　當(dāng)今的 FPGA 器件除常規(guī)邏輯模塊外還包含 DSP 和 RAM嵌入式模塊。這樣一來，合成工具可了解各種 RTL 編碼樣式，將其映射到適當(dāng)?shù)?DSP或 RAM 模塊，從而充分利用資源并獲得性能。PADS Professional FPGA-PCB 協(xié)同設(shè)計模塊具有先進(jìn)的推論和優(yōu)化功能，可以限度地利用嵌入式資源，從而提高面積利用率和頻率。

　　Verilog、SystemVerilog 和 VHDL 支持

　　通過使用 Verilog、SystemVerilog 和 VHDL/VHDL-2008等業(yè)內(nèi)語言支持，設(shè)計人員可采用這些格式的任意組合創(chuàng)建和合成 RTL 設(shè)計，從而獲得結(jié)果。