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簡(jiǎn)介傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程

時(shí)間:2010-09-20 11:08:48來(lái)源:majuan

導(dǎo)語(yǔ):?傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程是一般先做好硬件平臺(tái),再在硬件平臺(tái)上面應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)。

      傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程是一般先做好硬件平臺(tái),再在硬件平臺(tái)上面應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)。這樣做的結(jié)果是軟件開(kāi)發(fā)人員必須在硬件設(shè)計(jì)完成后才能工作,或者是用各種仿真工具在虛擬的硬件平臺(tái)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
  在用FPGA進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí),開(kāi)發(fā)人員首先要設(shè)計(jì)輸入(FPGA廠商專(zhuān)用工具+語(yǔ)言/原理圖+IP CORE),然后編譯仿真(FPGA廠商工具+仿真工具),再進(jìn)行板級(jí)調(diào)試(測(cè)試板制作+邏輯分析儀),如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,再循環(huán)進(jìn)行上面的環(huán)節(jié)。
  這種設(shè)計(jì)模式存在諸多問(wèn)題:設(shè)計(jì)可移植性差,語(yǔ)言的不足及IP CORE的費(fèi)用昂貴,系統(tǒng)仿真的可靠性及速度瓶頸,需要制作專(zhuān)用測(cè)試板,外接測(cè)試儀器的局限性,測(cè)試板的重復(fù)制作導(dǎo)致開(kāi)發(fā)周期延長(zhǎng)。
  此外,從原理圖設(shè)計(jì)、邏輯驗(yàn)證和仿真、電路板設(shè)計(jì)、嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)和調(diào)試,到最后的綜合調(diào)試,在整個(gè)過(guò)程中要用到多個(gè)廠商的不同工具,不但需要開(kāi)發(fā)人員掌握各個(gè)軟件的使用方法和技巧,僅僅從資本投入上就是一筆不小的開(kāi)支。而且,各個(gè)軟件之間還經(jīng)常要互相調(diào)用文件,盡管各個(gè)廠商都宣稱(chēng)自己的軟件可保證兼容性,但軟件日益復(fù)雜的功能和不斷增長(zhǎng)的代碼讓人難以對(duì)兼容性完全放心。
  有沒(méi)有一個(gè)能完成整個(gè)FPGA嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一體化開(kāi)發(fā)環(huán)境呢?有,這就是Altium Designer6.0,該軟件的前身就是被電子工程師所廣為熟知的Protel,直到現(xiàn)在,還有大量的工程師在用Protel進(jìn)行PCB板設(shè)計(jì)。Altium Designer由三部分組成:Foundation是電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)前端,包含了原理圖輸入、電路仿真和驗(yàn)證、PCB及CAM文檔資料瀏覽功能;Board Implementation可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)板級(jí)電路設(shè)計(jì)、驗(yàn)證及CAM文檔編輯功能;Embedded Intelligence Implementation是基于大規(guī)??删幊踢壿嬈骷?FPGA/CPLD)的數(shù)字電路設(shè)計(jì)、片上可編程嵌入式系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)和數(shù)字電路實(shí)時(shí)驗(yàn)證功能。
  Altium Designer拓寬了板級(jí)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)界限,將FPGA與PCB設(shè)計(jì)集成在一起,同時(shí)支持原理圖輸入和HDL硬件描述輸入模式;同時(shí)支持基于VHDL的設(shè)計(jì)仿真,混合信號(hào)電路仿真、布局前/后信號(hào)完整性分析。PCB版圖設(shè)計(jì)中的布局布線采用完全規(guī)則驅(qū)動(dòng)模式,并且在PCB布線中采用了無(wú)網(wǎng)格的Situs拓?fù)溥壿嬜詣?dòng)布線功能;同時(shí),將完整的CAM輸出功能的編輯結(jié)合在一起。
  Altium Designer支持PCB與FPGA引腳的雙向同步,提供完善的混合信號(hào)仿真、布線前后的信號(hào)完整性分析功能,提供了對(duì)高密度封裝(如BGA)的交互布線功能。
  在原理圖部分,Altium Designer新增的特性包括:文件管理功能,多層次、多通道的原理設(shè)計(jì),可自動(dòng)標(biāo)注元器件,F(xiàn)PGA引腳配置導(dǎo)入,原理圖環(huán)境中的PCB規(guī)則定義,豐富的集成庫(kù),改善的編輯、查詢和可視化。
  FPGA引腳配置導(dǎo)入功能允許管腳約束文件,管腳定義可以直接來(lái)源于FPGA器件商的引腳約束文件,同時(shí)提供對(duì)引腳名稱(chēng)和電氣類(lèi)型定義的支持;不再?gòu)?qiáng)調(diào)必須在Altium Designer環(huán)境下完成包括FPGA內(nèi)部邏輯電路設(shè)計(jì)在內(nèi)的一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
  在PCB部分提供了完整的由規(guī)則驅(qū)動(dòng)的PCB設(shè)計(jì)環(huán)境;支持高速設(shè)計(jì),具有成熟的布線后信號(hào)完整性分析工具;支持差分對(duì)布線;支持BGA封裝器件的逃溢式扇出功能;支持漢字輸入;支持任意可配置引腳定義器件的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化功能;Orcad、PADS、AutoCAD和其他軟件的文件導(dǎo)入和導(dǎo)出功能;完整的ODB++/Gerber CAM-系統(tǒng)使得用戶可以重新設(shè)計(jì)原有的設(shè)計(jì),彌補(bǔ)設(shè)計(jì)和制造之間的差異。PCB部分還支持布局優(yōu)化、布線功能優(yōu)化、PCB板的3D顯示、FPGA的全面協(xié)同、CAM輸出。
  Altium Desigenr內(nèi)嵌的仿真軟件兼容XSPICE/PSPICE電路仿真模型,它能將仿真結(jié)果以波形的方式顯示,可進(jìn)行混合電路仿真和仿真波形顯示,支持多種仿真模型。在信號(hào)完整性分析部分,提供了消除反射和串?dāng)_分析功能,
  在Altium Designer中,用戶可以用圖形化的方式來(lái)完成整個(gè)設(shè)計(jì)流程,系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用FPGA廠商提供的工具進(jìn)行布局布線,設(shè)計(jì)環(huán)境中的集中過(guò)程控制和監(jiān)測(cè)功能使得信息能夠得到及時(shí)反饋從而實(shí)現(xiàn)交互式設(shè)計(jì)與調(diào)試。
  使用“虛擬儀器”元件,工程師可以在原理圖級(jí)將“虛擬儀器”連入設(shè)計(jì);FPGA編程后,可以從外部控制;可以實(shí)時(shí)觀察FPGA發(fā)生的情況;調(diào)試時(shí)使用JTAG邊界掃描檢驗(yàn)FPGA的信號(hào);用Nexus協(xié)議和虛擬儀器進(jìn)行通信并對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)試。
  Altium Designer還提供了大量通用的預(yù)驗(yàn)證的IP Core,支持通用IP Core 的設(shè)計(jì),并且支持第三方提供的IP Core 。通過(guò)與Nanoboard NB1系統(tǒng)驗(yàn)證板的結(jié)合,可進(jìn)行實(shí)時(shí)設(shè)計(jì),從而實(shí)現(xiàn)獨(dú)立于目標(biāo)器件的FPGA設(shè)計(jì)。
  Altium公司的這種設(shè)計(jì)方法,將硬件、軟件和可編程硬件等領(lǐng)域均被統(tǒng)一在單一的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)內(nèi),可以完全控制和同步從概念構(gòu)想到完成實(shí)施的整個(gè)設(shè)計(jì)流程。
  這種一體化開(kāi)發(fā)流程的缺點(diǎn)是,盡管非常方便易用,但軟件的各個(gè)部分在性能和功能上無(wú)法全部做到領(lǐng)先,在驗(yàn)證、功能設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)等方面要弱于一些專(zhuān)業(yè)性的或FPGA廠商自己的軟件,在需要針對(duì)器件進(jìn)行非常細(xì)致的優(yōu)化以取得最佳性能時(shí),Altium Designer就未必是最佳選擇了。

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