FPGA評估系統(tǒng)布局布線模塊設計.pdf

1、在SOC(片上系統(tǒng))中嵌入FPGA(可編程邏輯器件)IP核具有極廣泛的應用。但如何設計出適用于相關應用領域的FPGA結構，使整個系統(tǒng)工作于最佳狀態(tài)是系統(tǒng)設計的一大難點。 本文致力于開發(fā)出適合于某領域電路的可編程IP核。為此，F(xiàn)PGA評估系統(tǒng)應勢而生，目的在于針對某類特定領域電路，找到最合適的FPGA結構。 結構的靈活性，對FPGA評估系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)。和普通可編程邏輯器件的商業(yè)軟件系統(tǒng)不同，F(xiàn)PGA評估系統(tǒng)需要對各種規(guī)

2、模、結構不同的FPGA芯片結構進行建模處理，處理的對象更加靈活。在處理時，F(xiàn)PGA評估系統(tǒng)必須得到公正的評估結果。因此，F(xiàn)PGA評估系統(tǒng)應該采用與FPGA具體結構無關的算法，并且使評估結構盡可能公正。本文根據(jù)通用公正的原則對FPGA評估系統(tǒng)的框架進行設計，并初步實現(xiàn)原型系統(tǒng)。 本文對各種FPGA結構進行抽象建模，對布局布線軟件VPR的FPGA結構模型進行擴展，提出一套更完整的FPGA結構描述方法，從而可以靈活地支持規(guī)模、結構不同

3、的各種FPGA結構。利用本文開發(fā)的通用布局布線模塊，用戶可以找到對應于一系列電路的最好的布線資源結構。測試表明，對VPR模型的擴展使得軟件能更精確地描述商用的FPGA結構。 為了處理層次化FPGA結構，本文在前人劃分工作的基礎上，針對特定的層次化FPGA模型，提出了一種改進的劃分算法。該算法將模擬退火算法與ratio—cut思想結合，確定多層多劃分的規(guī)模后，在不影響規(guī)模的情況下進行多分優(yōu)化，實現(xiàn)更好的劃分結果，從而提高FPGA芯

4、片的利用率，進而優(yōu)化整個芯片的性能。實驗結果證明，劃分算法性能優(yōu)異，能取得較好結果。 同時，本文在規(guī)劃(F100rplanning)問題的基礎上考慮FPGA宏模塊布局問題，通過合理的目標函數(shù)和處理方法來解決，并提出了一種描述FPGA宏模塊內布線資源的方法。結果證明，本文的方法可以較好地處理FPGA宏模塊布局布線問題，并能取得令人滿意的結果。 此外，本文還開發(fā)了一套EDIF編譯器。測試結果表明，EDIF編譯器運行結果正常。