Virtex-5 LXl10的ASlC原型開(kāi)發(fā)平臺設計

　　通過(guò)前期的大量仿真分析可以很好地保證設計的成功率。

　　(2)后仿真

　　在PCB Layout完成之后還需要對整個(gè)布好的PCB板進(jìn)行仿真，后仿真更強調對串擾和EMI的分析，如圖7所示。只要任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò )不滿(mǎn)足設計需求，就需要對該網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行修改，設計新的走線(xiàn)路徑，直至滿(mǎn)足設計需求。

　　1．6 電源分布系統(PDS)設計

　　PDS分析的目的，是要評估數字器件所需的瞬態(tài)電流，以提供一條良好的供電路徑。電流路徑中的寄生電感是導致供電網(wǎng)絡(luò )設計失敗的根源(例如地彈噪聲)。一種可能的情況是，IC信號應當發(fā)生翻轉時(shí)卻沒(méi)有翻轉；另一種更常見(jiàn)的情況是引起系統抖動(dòng)(Jitter)變大，從而導致時(shí)序錯誤。在兩種情況中，都將造成系統工作不正?；蛘叱鲈O計規范定義的范圍。

　　首先檢驗FPGA的靜態(tài)和瞬態(tài)電流需求，瞬態(tài)電流由設計的時(shí)鐘域、DCM利用率、開(kāi)關(guān)邏輯數目以及同時(shí)翻轉輸出(SimuItaneous Switch Output，SSO)等因素決定，靜態(tài)和瞬態(tài)電流的大小可以利用XPE或XPower來(lái)取得。設計滿(mǎn)足需求的電源去耦網(wǎng)絡(luò )，并通過(guò)仿真確定所需電容值及其數量，同樣，電容在板上的擺放位置對PDS的影響也很重要。圖8表明了調整前后電源層阻抗的仿真結果。通過(guò)對電源去耦網(wǎng)絡(luò )的悉心設計，可以有效降低FPGA工作頻率范圍內的電源阻抗。阻抗越低，意味著(zhù)系統對瞬態(tài)電流的需求越能及時(shí)做出反應，因此也越能減小電源的供電噪聲。

　　圖8是對電源VCCO對地的頻率一阻抗曲線(xiàn)的仿真圖。通過(guò)對電源去耦網(wǎng)絡(luò )的設計，可以保證在400 MHz的范圍內，電源阻抗值是小于目標阻抗的。

　　1．7 可測試性設計

　　隨著(zhù)布線(xiàn)密度的增加，很難對PCB的每個(gè)信號都進(jìn)行物理連接檢測，特別是對于BGA封裝的芯片。另外，對高速信號添加測試點(diǎn)還會(huì )導致信號路徑阻抗不連續，引起反射，從而使信號完整性降低。為解決這一矛盾，在設計中首先對FPGA和與其相連的外圍電路的每個(gè)信號連接生成了一個(gè)測試設計，利用FPGA的邏輯資源對FPGA獲取到的輸入信號與期望的信號值進(jìn)行比較，對所得的結果通過(guò)JTAG端口或者其他外圍顯示電路(如LED)顯示輸出。

　　2 結 論

　　本文對驗證平臺硬件設計中的FPGA相關(guān)分析進(jìn)行了詳盡描述。目的是通過(guò)設計流程前期的大量分析和仿真，將FPGA在整個(gè)設計系統的工作特性以及系統環(huán)境對FPGA的影響作用進(jìn)行模擬，得出的結果轉化為設計約束導人至PCB Layout的環(huán)境中，能有效地提高一次設計成功的機率。按照此流程設計的Virtex-5驗證平臺工作正常，達到了預期的設計目的。