1、1,集成电路工程设计,史江一 西安电子科技大学微电子学院 2010年12月8日 E-mail: jyshi,2,主要内容,通过开发一款具体芯片工程的过程，掌握现代集成电路的设计方法。 开发一款小规模芯片 使用Verilog HDL进行芯片功能描述和设计建模 遵循良好的可综合代码风格 通过针对具体应用研究实现集成电路的应用方案开发与实现。,3,一、课程简介,4,课程形式,课堂（48学时） 题目实习 分组实践 选择题目,5,前导实践性知识,集成电路工程 设计流程,6,Top-Down Design Flow,系统说明,建立系统级模型、仿真,设计输入,逻辑综合,系统划分,前仿真,布局布线,版图参数提
2、取后仿真,数据输出GDS,System Level,Logical Level,Physical Level,提出系统的总体指标，包括关键功能、子系统划分、各子系统功能特点以及重要的端口特性、功率消耗、封装要求以及主要的接口要求；,VLSI产品规划与设计流程,7,从idea = 产品,8,9,代码风格覆盖率Code Coverage,指示Verilog代码描述的功能多少被验证。 有三种计算方法， Statement coverage (block coverage)，验证过程中，设计代码被执行的语句数量。监视代码执行过程中的异常或一些标注例外。 Path coverage，即分支覆盖率，在设计
3、中往往通过分支控制语句来完成对功能的控制，将所有分支控制语句的控制状态进行组合，产生一定数量语句执行path。Path coverage指示所有的语句执行path是否都得以执行。 Expression Coverage，即表达式覆盖率，指示分支控制语句的控制条件是否全部有效。,10,Statement coverage,11,Path coverage,12,Expression coverage,13,综合,14,FloorPlan,15,Routing,16,Cadence Virtuoso,17,0.13um 12.85x 12.86 mm2 8M gate Count,18,芯片照片
4、metal4,19,ASIC研制过程,20,ASIC研制过程,21,二、工程题目,22,题目1：基于8位MCU系统的电阻值测量电路,目标：利用8位MCU来设计一个电阻值测量系统，利用该系统可以测量一个可变电阻的阻值。 设计要求： 给出电阻测量系统的硬件电路原理图设计；电阻值的计算可以采用软件来进行转换得到，将计算得到的电阻值存放到指定内存变量中，代码可以用汇编完成； 定时测量电阻值，并更新变量，可采用查询方式完成数据采集操作，也可以采用中断的方式来完成上述操作。,23,题目2：基于8位MCU系统的PWM电路的产生,设计目标 用8位MCU最小系统设计实现一个脉冲宽度调制（PWM）LED灯调光电路
5、，由8位MCU最小系统控制的电路可用于控制外部LED灯的亮度。 设计要求： 1. 给出脉冲调光系统电路原理图设计； 2.脉冲宽度的修改可以采用定时修改的方法，定时修改控制脉冲宽度的时间常数值，软件代码可以用汇编完成；,24,题目3：基于状态机的一个4位转8位总线桥电路设计,目标： 利用所学过的状态机设计方法，设计一个RTL级电路，来完成一个4位总线到8位总线的转换桥电路。 设计要求： 1. 转换桥硬件电路用Verilog代码实现，在ModelSim仿真环境中进行仿真实现，可以不对电路进行综合。 2. 给出至少2组测试结果； 3.需要提交Verilog代码，完成的状态机设计等结果。,25,题目4
6、:电梯控制器电路设计,设计内容 实现一个（-B240）层的电梯控制器，能够实现分奇偶层控制；20层以下、20层以上分别控制；安全控制（运行中层以内不响应5）；安全报警；开关门控制；手动控制；对讲控制。 设计要求 （1）设计目标参照现有高层楼宇的高速电梯控制器，可以是通过电梯轿箱内控制，或者楼层控制方式 （2）以one-hot状态机编码方式设计实现电梯状态机控制。 （3）设计Testbench来测试所设计的电梯控制器硬件电路。 （4）利用Testbench，在ModelSim环境下仿真验证设计波形，并给出实验结果。 （5）需要提交Verilog代码。 （6）完成FPGA实现与测试（选做）。,26
7、,题目5:基于verilog HDL的PWM电路的产生,设计目标 用verilog HDL设计实现一个脉冲宽度调制（PWM）LED灯调光电路，用于控制外部LED灯的亮度。 设计要求： （1） 给出脉冲调光系统电路原理图设计； （2） 脉冲宽度的修改可以采用外部中断方式修改； （3） 设计Testbench来测试所设计的硬件电路。 （4） 利用Testbench，在ModelSim环境下仿真验证设计波形，并给出实验结果。 （5） 需要提交Verilog代码。 （6） 完成FPGA实现与测试（选做）。,27,其它自选项目,简易计算器、万能日历、地铁售票机、秒表、倒计时提醒、冬夏路灯控制器、超市收银
8、、仓储管理、停车收费、,28,三、工程要求,29,开发小组（1-2人）,需求分析 项目开发 验证测试,30,作业形式,设计方案（纸制） 包括：功能需求、开发计划、设计方案（管脚定义、功能框图、FSM、）、验证方案（验证框图、仿真结果）等主要文档。 设计代码（电子） 文件名以“学号_姓名_工程题目”命名。 设计报告 + 设计文件 + 说明文件（本组成员名单和学号） 提交时间： 2014年春季学期开学的第一周的周三前,31,考核依据,所要求的文档是否齐全及其质量 代码功能、可实现性和质量 是否按时完成,32,相关文档内容,需求分析文档 市场目标，功能定义、应用案例 芯片开发计划 项目分工、进度规划、技术重点及预期难点分析与技术路线、可行性分析 设计方案文档（输入输出定义、功能、实现框图等） 设计特点、实现方案、外部接口定义、方案详细描述、接口时序、应用示范 验证方案和评估文档 验证方案、验证case列表、case目标、结果及其分析 测试方案 测试计划（FPGA平台）、测试结果、分析及改进计划,33,参考资料,集成电路设计 Verilog HDL语言与实例 ,
