可编程ASIC

●专用集成电路的类型及特点分为三类:1全定制（Full Custom）全定制ASIC芯片的各层掩模都是按特定电路功能专门制造的. 2半定制（Semi-Custom）半定制ASIC芯片的单元电路是用预制的门阵（Gate Array）做成的，只有芯片的金属连线是按电路功能专门设计制造的。

一般称为MPGA，即：掩模可编程门阵。

3可编程(Programable )单元电路、金属连线和I/O引脚都是可编程的ASIC。

●可编程ASIC主要包括两大类：l CPLD（Complex programmable logic device）：复杂可编程逻辑器件。

l FPGA（Field programmable Gate Array）：现场可编程门阵列。

●集成电路设计和制造过程设计过程1制定规范(SPEC)2系统设计(System Design)3电路设计(Circuit Design)4版图设计(Layout Design)制造过程1制版2掩膜版制造(MASK)3流片(Fab) 4光刻、生长、扩散、掺杂、金属化,蒸铝等产生Pn结、NPN结构、MOS 电阻、电容等5 测试(Testing) 以Spec和Test Vector 为标准检测制造出的芯片是否满足设计要求6封装(Packaging) 7磨片划片(Sawing) 8键合(Wire Bonding) 9包封(Packaging)形式：DIP, QFP,PLCC,PGA,BGA,FCPGA 等●专用集成电路预测与发展SOC (System on a chip)1 工艺(Process)由0.35um,0.25um,0.18um进入0.13um,0.10um即高速,低压,低功耗2 EDA设计工具与设计方法必须变革以适应深亚微米工艺的发展(如Single Pass , Physical Synthesis 等)3 可编程器件向更高密度,更大规模和更广泛的领域发展(如Mixed Signal )4 Analog 电路-- 高速,高精度,低功耗,低电压●ASIC产品的发展动向内嵌式系统(Embeded System) (自动控制, 仪器仪表)计算机,通讯结合的系统芯片(Cable Modem, 1G )多媒体芯片(Mpeg Decoder Encoder, STB , IA )人工智能芯片光集成电路●设计过程分电路设计---前端设计版图设计---后端设计●设计流程(方法)分1.bottom-Up自底向上(Bottom-Up)设计是集成电路和PCB板的传统设计方法,该方法盛行于七、八十年设计从逻辑级开始，采用逻辑单元和少数行为级模块构成层次式模型进行层次设计，从门级开始逐级向上组成RTL级模块，再由若于RTL模块构成电路系统对于集成度在一万门以内的ASIC设计是行之有效的,无法完成十万门以上的设计设计效率低、周期长，一次设计成功率低2 Top-Downop-Down流程在EDA工具支持下逐步成为IC主要的设计方法从确定电路系统的性能指标开始，自系统级、寄存器传输级、逻辑级直到物理级逐级细化并逐级验证其功能和性能●Top-Down设计与Bottom-Up设计相比，具有以下优点:设计从行为到结构再到物理级，每一步部进都进行验证,提高了一次设计的成功率。

bb的芯片BB芯片是一种可编程的模拟ASIC芯片，被广泛应用于物联网、智能家居和智能穿戴设备等领域。

BB芯片具有低功耗、高性能和可靠性强等特点，能够满足各种智能设备的需求。

首先，BB芯片拥有低功耗的特点。

由于物联网设备通常需要长时间运行，所以对于芯片的功耗要求较低。

BB芯片采用先进的制程工艺和优化的电源设计，能够有效降低芯片的功耗，延长设备的续航时间。

此外，BB芯片还支持多种省电机制，如低功耗模式和睡眠模式，可以根据需求灵活切换工作模式，最大限度地降低功耗。

其次，BB芯片具备高性能和强大的计算能力。

在物联网应用中，往往需要对大量的数据进行处理和分析。

BB芯片采用了先进的多核心架构和高速缓存设计，能够提供强大的计算能力和优秀的响应速度。

无论是对于图像处理、声音识别还是运动控制等任务，BB芯片都能够高效地完成，为智能设备提供卓越的用户体验。

此外，BB芯片还具有可靠性强的特点。

作为物联网领域重要的核心组成部分，芯片的可靠性对于设备的稳定运行至关重要。

BB芯片采用了严格的质量控制和可靠性测试，具备出色的抗干扰能力和高可靠性。

无论是面对复杂的工作环境还是恶劣的天气条件，BB芯片都能够正常工作，确保设备的稳定性和可靠性。

除此之外，BB芯片还具有灵活的可编程性。

通过软件编程，可以对BB芯片进行功能扩展和定制，满足不同设备的需求。

BB芯片支持多种通信协议，如WiFi、蓝牙、Zigbee等，可以与其他智能设备进行无线通信和数据交互，实现设备之间的互联互通。

综上所述，BB芯片是一种低功耗、高性能、可靠性强和灵活可编程的芯片。

它在物联网、智能家居和智能穿戴设备等领域发挥着重要的作用，为智能设备提供卓越的性能和用户体验。

在未来的发展中，BB芯片有望继续创新，并为物联网领域带来更多的技术突破。

可编程ASIC器件分类及特点目前，可编程ASIC 器件已经是一个特别浩大的家族了，生产厂家众多、产品名称各异、制造工艺和结构也不尽相同。

例如，目前生产可编程ASIC 器件的厂家有主要有XILINX、ALTERA、LATTICE、ACTEL、ATMEL、AMD、CYPRESS、INTEL、MOTOROLA、TI（TEXAS INSTRUMENT）等厂家。

各厂家又有不同的系列和产品名称，器件结构和分类更是不同。

目前，常见的可编程ASIC器件有FPGA，CPLD，GAL，PAL，PLA和PROM 等。

由于历史的缘由，对可编程ASIC器件的命名不很规范，可编程ASIC器件有多种分类方法，没有统一的分类标淮。

本节介绍其中几种比较通行的分类方法。

1．编程ASIC器件的集成度分类集成度是集成电路一项很重要的指标，假如从集成密度上分类，可分为低密度可编程ASIC器件和高密度可编程ASIC规律器件。

通常，当PLD中的等效门数超过500门，则认为它是高密度PLD。

假如根据这个标准，PROM、PLA、PAL和GAL器件属于低密度可编程ASIC器件，而CPLD和FPGA属于高密度可编程ASIC器件。

２．从互连结构上分类从互连结构上可将PLD分为确定型和统计型两类。

确定型PLD是指互连结构每次用相同的互连线实现布线，所以线路的时延是可以猜测的，这类PLD的定时特性经常可以从数据手册上查阅而事先确定。

这种基本结构大多为与或阵列的器件，它能有效地实现“积之和”形式的布尔规律函数。

包括简洁PLD器件(PROM，PLA，PAL和GAL)和CPLD。

目前除了FPGA器件外，基本上都属于这一类结构。

确定型PLD是通过修改与有固连内部电路的规律功能来编程.统计型结构的典型代表是FPGA。

它是指设计系统每次执行相同功能，都能给出不同的布线模式，一般无法准确地预知线路的时延。

所以，设计系统必需允许设计者提出约束条件，如关键路径的时延。

统计型结构的可编程ASIC器件主要通过转变内部连线的布线来编程。

对于最近研究过新车的任何人来说，很难不注意到汽车电子产品的发展是多么的迅速。

仅仅将三年前的汽车安全性技术与今天的技术进行对比，您就会发现摄像头数量已显著增加，以支持诸如全景可视、驾驶员注意力分散监测器、立体视觉摄像头、前向摄像头和多个后视摄像头等应用。

除了摄像头，系统功能也增强了，包括自动紧急制动、车道偏离警告、后方盲点检测和交通标志识别等。

这一趋势表明，汽车电子类产品在持续快速地创新，但这也给汽车原始设备制造商（OEM）带来了全新的挑战，包括：·当研发一辆新车的平均时间从48个月缩短至24个月左右（请参阅缩短研发生命周期和降低设计复杂性对汽车行业的影响），同时还要支持长达10年以上的生命周期时，如何快速开发新特性和安全性功能？·平台架构的确定都比车辆上市提前数年，如何预测所需的硬件和软件需求？·当汽车用户拿消费类电子产品来做比较时，如何提高汽车电子产品的性能和质量以满足用户的期望？专用集成电路（ASIC）解决方案为了去解决这些问题，汽车原始设备制造商需要重新考虑他们的系统架构，并在其设计中添加灵活性，进而能够在设计过程的后期进行更改，并增加不断开发的特性和功能。

这种重新设计的系统架构使原始设备制造商与其他竞争对手相比具有差异化，并为使用标准硬件器件无法解决的技术难题提供解决方案。

传统上，先进驾驶辅助系统（ADAS）架构器件的选择都依赖于现成的器件，这些器件的设计旨在支持特定的汽车安全功能和环境需求。

对于诸如防抱死制动系统（ABS）等非差异化功能，这种方法是非常适合的。

但是，如果您正在设计创新的安全功能，许多原始设备制造商选择构建自己的定制ASIC。

与任何现成的器件相比，定制ASIC提供了最低的总体成本和最高的性能：然而，ASIC会带来风险。

如果您没有确定所有必需的功能，那么您将无法进行更改，除非对ASIC进行成本高昂且耗费时日的重新设计。

尽管存在固有风险，但是一家创新型汽车公司特斯拉（Tesla）仍然认为ASIC 路线是他们提供先进安全性功能的最佳选择。

EDA考试重点加考题EDA(电⼦设计⾃动化)利⽤EDA⼯具，采⽤可编程器件，通过设计芯⽚来实现系统功能，这样不仅可以通过芯⽚设计实现多种数字逻辑系统功能，⽽且由于管脚定义的灵活性，⼤⼤减轻了电路图设计和电路板设计的⼯作量和难度，从⽽有效地增强了设计的灵活性，提⾼了⼯作效率；同时基于芯⽚的设计可以减少芯⽚的数量，缩⼩系统体积，降低能源消耗，提⾼系统的性能和可靠性。

ASIC(Application Specific Integrated Circuits)直译为“专⽤集成电路”，与通⽤集成电路相⽐，它是⾯向专门⽤途的电路，以此区别于标准逻辑(Standard Logic)、通⽤存储器、通⽤微处理器等电路Asic优点1 提⾼了产品的可靠性。

(2) 易于获得⾼性能(3) 可增强产品的保密性和竞争⼒。

(4) 在⼤批量应⽤时，可显著降低产品的综合成本。

(5) 提⾼了产品的⼯作速度。

(6) 缩⼩了体积，减轻了重量，降低了功耗。

系统结构设计ASIC 分解逻辑设计电路设计逻辑布线模拟可测性分析及故障模拟版图设计及模拟验证设计定型制作样⽚样⽚功能评价投产ASIC 按功能的不同可分为数字ASIC、模拟ASIC和微波ASIC；按使⽤材料的不同可分为硅ASIC和砷化镓ASIC。

按照设计⽅法的不同，设计ASIC可分为全定制和半定制两类。

全定制法是⼀种基于晶体管级的设计⽅法，半定制法是⼀种约束性设计⽅法。

约束的⽬的是简化设计、缩短设计周期、提⾼芯⽚成品率。

EDA(Electronic Design Automation)即电⼦设计⾃动化。

EDA技术指的是以计算机硬件和系统软件为基本⼯作平台，继承和借鉴前⼈在电路和系统、数据库、图形学、图论和拓扑逻辑、计算数学、优化理论等多学科的最新科技成果⽽研制成的商品化通⽤⽀撑软件和应⽤软件包。

EDA技术可粗略分为系统级、电路级和物理实现级三个层次的辅助设计过程；从另⼀个⾓度来看，EDA技术应包括电⼦电路设计的各个领域，即从低频电路到⾼频电路，从线性电路到⾮线性电路，从模拟电路到数字电路，从分⽴电路到集成电路的全部设计过程。

深圳大学实验报告课程名称：可编程ASIC课程实验名称：2位BCD码加法器学院：电子科学与技术学院专业：电子科学与技术班级：组号：指导教师：报告人：学号：实验地点一、实验目的完成2位BCD码加法器的设计，要求用VerilogHDL编程，在DE2平台上实现，加数、被加数、和分别用数码管显示。

在DE2平台上下载并演示实验结果二、实验原理图中A0 A1 B0 B1 S0 S1均为4bit的端口，S2为1bit的端口。

利用bcd加法器实现两位数的加法实现三、实验内容利用参考算法的逻辑,思思索出具体的代码源程序编码：modulebcd(a0,a1,b0,b1,displaya0,displaya1,displayb0,displayb1,displays0,displays1,di splays2,displayss,clk);input [3:0] a0,a1,b0,b1; //输入端口input clk; //实现清除和计算output[6:0]displays0,displays1,displays2,displaya0,displaya1,displayb0,displayb1,displayss; //输出端口reg [3:0]s0,s1,s2,ss;reg [4:0]t0,t1,c1,c2,z0,z1;reg[6:0]displays0,displays1,displays2,displaya0,displaya1,displayb0,displayb1,dis playss;always@(posedge clk) // 逻辑实现begint0=a0+b0;if(t0>9)beginz0=10;c1=1;endelsebeginz0=0;c1=0;endbegint1=a1+b1+c1;if(t1>9)beginz1=10;c2=1;endelsebeginz1=0;c2=0;endendbegins0=t0-z0;s1=t1-z1;s2=c2;endendalways @(clk)begindisplayss<=display(ss); //显示等号endfunction[6:0] display;input[3:0] ss;如有你有帮助，请购买下载，谢谢！begincase(ss)4'd0:display=7'b0110_111;default:display=7'b0110_111;endcaseendendfunctionalways @(a0)begincase(a0)4'd0:displaya0=7'b1000000;4'd1:displaya0=7'b1111001;4'd2:displaya0=7'b0100100;4'd3:displaya0=7'b0110000;4'd4:displaya0=7'b0011001;4'd5:displaya0=7'b0010010;4'd6:displaya0=7'b0000010;4'd7:displaya0=7'b1111000;4'd8:displaya0=7'b0000000;4'd9:displaya0=7'b0010000;default:displaya0=7'b1000_000;endcaseendalways @(a1)begincase(a1)4'd0:displaya1=7'b1000000;4'd1:displaya1=7'b1111001;4'd2:displaya1=7'b0100100;4'd3:displaya1=7'b0110000;4'd4:displaya1=7'b0011001;4'd5:displaya1=7'b0010010;4'd6:displaya1=7'b0000010;4'd7:displaya1=7'b1111000;4'd8:displaya1=7'b0000000;4'd9:displaya1=7'b0010000;default:displaya1=7'b1000_000;endcaseendalways @(b0)begincase(b0)4'd0:displayb0=7'b1000000;4'd1:displayb0=7'b1111001;。

第一章1-1 EDA技术与ASIC设计与FPGA开发有什么关系? P3~4答:利用EDA技术进行电子系统设计的最后目标就是完成专用集成电路ASIC的设计与实现;FPGA与CPLD就是实现这一途径的主流器件。

FPGA与CPLD通常也被称为可编程专用IC,或可编程ASIC。

FPGA与CPLD的应用就是EDA技术有机融合软硬件电子设计技术、SoC(片上系统)与ASIC设计,以及对自动设计与自动实现最典型的诠释。

1-2与软件描述语言相比,VHDL有什么特点? P6答:编译器将软件程序翻译成基于某种特定CPU的机器代码,这种代码仅限于这种CPU而不能移植,并且机器代码不代表硬件结构,更不能改变CPU的硬件结构,只能被动地为其特定的硬件电路结构所利用。

综合器将VHDL程序转化的目标就是底层的电路结构网表文件,这种满足VHDL设计程序功能描述的电路结构,不依赖于任何特定硬件环境;具有相对独立性。

综合器在将VHDL(硬件描述语言)表达的电路功能转化成具体的电路结构网表过程中,具有明显的能动性与创造性,它不就是机械的一一对应式的“翻译”,而就是根据设计库、工艺库以及预先设置的各类约束条件,选择最优的方式完成电路结构的设计。

l-3什么就是综合?有哪些类型?综合在电子设计自动化中的地位就是什么? P5什么就是综合? 答:在电子设计领域中综合的概念可以表示为:将用行为与功能层次表达的电子系统转换为低层次的便于具体实现的模块组合装配的过程。

有哪些类型? 答:(1)从自然语言转换到VHDL语言算法表示,即自然语言综合。

(2)从算法表示转换到寄存器传输级(RegisterTransport Level,RTL),即从行为域到结构域的综合,即行为综合。

(3)从RTL级表示转换到逻辑门(包括触发器)的表示,即逻辑综合。

(4)从逻辑门表示转换到版图表示(ASIC设计),或转换到FPGA的配置网表文件,可称为版图综合或结构综合。

综合在电子设计自动化中的地位就是什么? 答:就是核心地位(见图1-3)。

ASIC芯片编程语言是一种专门用于编写ASIC芯片的程序的语言，它与普通的编程语言不同，因为它需要考虑到ASIC芯片的硬件特性和设计规则。

常见的ASIC芯片编程语言包括VHDL、Verilog、SystemVerilog等。

这些语言都有自己的特点和适用范围，需要根据具体的应用场景和需求来选择。

VHDL是一种硬件描述语言，它主要用于描述数字系统的结构和行为，适用于ASIC和FPGA 设计。

VHDL语法严谨、规范，易于阅读、编写和调试，适用于描述复杂数字系统的行为。

它适合于描述算法和逻辑电路，易于移植到不同的硬件平台上。

Verilog是一种面向结构的硬件描述语言，它主要用于描述数字系统的结构和功能，适用于ASIC和FPGA设计。

Verilog语法简洁、易学易用，适合于描述电路模块和系统级设计。

它支持并行执行和组合逻辑，适用于描述大规模数字系统的行为。

SystemVerilog是一种基于Verilog的验证和测试语言，它提供了更多的验证和测试功能，适用于ASIC和FPGA设计。

SystemVerilog支持异常处理、并发结构和并发验证方法，适用于描述复杂数字系统的行为和功能。

它还提供了许多用于验证的测试工具和测试框架，提高了设计的可靠性和可维护性。

除了以上三种语言外，还有一些其他的ASIC芯片编程语言，如C、C++等。

这些语言也可以用于ASIC芯片的设计，但它们需要考虑到硬件的特性和性能，需要进行一些特殊的优化和调整。

总之，ASIC芯片编程语言的选择需要考虑具体的应用场景和需求，不同的语言有不同的特点和适用范围。

在选择语言时，需要根据具体情况进行评估和选择，以获得最佳的设计效果和性能。

FPGA和ASIC的概念，他们的区别？答案：FPGA是可编程ASIC。

ASIC:专用集成电路，它是面向专门用途的电路，专门为一个用户设计和制造的。

根据一个用户的特定要求，能以低研制成本，短、交货周期供货的全定制，半定制集成电路。

与门阵列等其它ASIC(Application Specific IC)相比，它们又具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检验等优点。

FPGA与ASIC实现系统设计的比较在当今的电子设备中集成电路的应用已经越来越广泛，几乎涉及到每一种电子设备中。

集成电路按其实现技术可以分为2大类：可编程逻辑器件（包括CPLD和FPGA等）和专用集成电路（ASIC）。

下面我们分别从这2类集成电路的特点和如何使用这2类集成电路来实现我们的设计需求来进行比较，以为我们以后的系统设计提供借鉴。

首先我们以FPGA为代表比较可编程逻辑器件和ASIC，它们最大的区别就是FPGA在不知道使用者的具体需求之前就已经按一定的配置制造好了所有的电路，使用者再根据自己的设计需要选用其中的电路来使用，而ASIC是根据使用者的设计需求来制造其中的电路。

由于以上原因使得这2类集成电路具有如下特点：ASIC由厂家定制，有比较低的单片生产成本，但却有很高的设计成本以及缓慢的上市时间；FPGA则具有高度的灵活性，低廉的设计成本以及适中的器件成本和快速的面世时间。

下面我们分别简单介绍使用ASIC和FPGA实现某一设计的的步骤：要设计并生产一颗ASIC其流程大致如下：首先是系统设计，这其中包括设计好系统的对外接口，系统内部大的模块划分，内部模块之间的接口确定，系统时钟的确定等等。

然后进行进一步的详细设计，这一步包括各个大模块内部的再次模块划分，内部小模块之间的接口确定等。

再下一步是进行RTL级编码，即使用硬件描述语言进行实际的电路的设计，类似于软件业的代码编写。

RTL级编码完成后进行RTL级仿真，如果功能正确那么下一步利用综合工具生成网表和SDF文件然后进行前仿真，如果前仿真没有问题即可进行布局布线，布局布线完成后再次提取网表和SDF文件，利用布局布线后的网表和SDF文件进行后仿真，如果后仿真也没有问题即可进行样片的生产。