[发明专利]一种用于FPGA结构设计的系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子领域中集成电路设计和电子设计技术领域，特别涉及一种用于FPGA结构设计的系统及其方法。

背景技术

FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）是一种半定制通用性器件，用户可通过对其编程来实现所需的逻辑功能。FPGA硬件结构直接决定了FPGA的性能优劣，而设计出一个优秀的FPGA硬件结构是一项非常具有挑战性的工作，因为FPGA包含众多结构参数，这些参数之间的相互影响关系非常复杂，它们共同决定了电路的速度和面积。因此，需要从全局考虑所有结构参数，选取足够多的有代表性的基准电路在所研究的每种FPGA结构上进行实现，并在布局布线之后得出电路的关键路径延时和所需要的面积。统计结果同时考虑面积、延时，或者包括功耗等其它参数，从中选取这些参数组合性能最好的结构，进行版图生成和流片。

一种生成FPGA结构的方法是通过手工建立一个布线资源图来详细确定逻辑块之间的互连资源，这种方法具有一定的灵活性，但是并不可行，一个描述包含8000个4输入LUT（Look Up Table，查找表）的典型布线资源图大小将高达30MB。另一种可能是人工设计一个基本单元块，它包含一个逻辑块和周围的布线资源。通过程序自动复制和连接这种基本单元块来描述完整的FPGA布线资源图。但是这种方法依然耗时太大，典型的基本单元块包含数百个编程开关和互连线，需要花费数小时甚至数天的时间来描述。而且这种手工描述的基本单元块只能实现某一特定的布线通道高度值W，灵活性差。

当前普遍流行的做法是用比较抽象的FPGA结构描述语言来描述FPGA较高层次的结构，这种语言的语法规则不固定，具体语法规则需要根据所使用的EDA（Electronic Design Automatic，电子设计自动化）工具来确定。一种做法是限定了所有代码与开关模式的交互接口为Fc()和F s()这两个例程，通过修改这两个例程可以在不同开关模式的FPGA上进行布线。另外一种是接受的输入为布线结构描述、逻辑块描述和结构详细规则，通过Xdp/WireC电路图编辑器生成详细的FPGA结构，以供布局布线工具使用。还有一种是读入简要而容易理解的参数化结构描述文件，并采用内嵌的图形生成器产生详尽的布线资源图以供布线器和其它EDA工具使用。但是上述方法都只能基于某种FPGA结构模板来编辑结构描述文件，限定了设计的灵活性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于FPGA结构设计的系统及其方法，解决了现有技术中的FPGA结构设计工具设计灵活度不够、在编辑FPGA结构描述文件容易出错和不能调整FPGA局部结构的功能的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于FPGA结构设计的系统，包括结构参数编辑模块、详细结构生成模块、局部结构调整模块和全自动结构评估模块；

其中，所述结构参数编辑模块，用于选定所需编辑的结构项目，然后设定FPGA结构参数，生成结构描述文件；

所述详细结构生成模块，根据所述结构项目，读取所述FPGA结构参数，然后建立布线资源图，根据所述布线资源图，产生FPGA详细结构图；

所述局部结构调整模块，用于局部调整所述FPGA详细结构图，重新建立新布线资源图，根据所述新布线资源图，重新建立新FPGA详细结构图；所述全自动结构评估模块，用于对所述新FPGA详细结构图进行评估，从而确定性能最优的FPGA结构。

进一步地，所述FPGA结构参数包括通用型结构参数和特有型结构参数。

进一步地，所述通用型结构参数包括编程结构的参数、配置阵列结构的参数、全局模块阵列的参数、输入输出模块阵列的参数、逻辑模块阵列的参数、存储器模块阵列的参数、乘法器模块阵列的参数、数字时钟模块阵列的参数、边界扫描模块阵列的参数、布线通道模块阵列的参数、开关模块阵列的参数、布线开关列表的参数、时序的参数或功耗的参数中的任一一种或几种。

进一步地，所述特有型结构参数包括封装结构的参数、芯片规模的参数或配置结构的参数中的任一一种或几种。

一种用于FPGA结构设计的方法，包括如下步骤：

步骤101：选定所需编辑的结构项目，然后设定FPGA结构参数，生成结构描述文件；

步骤102：根据所述结构项目，读取所述FPGA结构参数，然后建立布线资源图，根据所述布线资源图，产生FPGA详细结构图；

步骤103：局部调整所述FPGA详细结构图，重新建立新布线资源图，根据所述新布线资源图，重新建立新FPGA详细结构图；