ПЛИС типа CPLD и FPGA фирм Actel, Altera, Lattice, Lucent, Philips, Vantis, Xilinx и др. (таблица 1) синтезируется с помощью соответствующих программ типа MAX + Plus фирм, производящих ПЛИС, которые не входят в состав OrCAD Express и поставляются отдельно. С помощью OrCAD Capture можно лишь составить схемное или текстовое описание проекта (с помощью библиотек *.olb, *.vhd), а с помощью OrCAD Express выполняется лишь подготовка к синтезу ПЛИС и производится обмен данными со специализированными программами синтеза.
Самостоятельно с помощью OrCAD Express выполняется синтез лишь простых ПЛИС (Simple PLD, SPLD). По терминологии OrCAD Express к простым относятся ПЛИС типа EP1800, EP180C, EP1830, EP310, EP910C, GAL16V8, PAL10H8,PAL20x8C, PEEL22CV10z, PHD48N22, PROM8KB8.
Существуют две версии программы: OrCAD Express Plus и OrCAD Express.
Версия OrCAD Express Plus по сравнению с OrCAD Express обеспечивает возможность синтеза ПЛИС с учётом временных ограничений (timing-driven synthesis option) и имеет более широкую номенклатуру ПЛИС (ORCA 3C фирмы Lucent Semiconductor и Xilinx SPARTAN фирмы Xilinx). Кроме того, Express Plus обеспечивает дополнительные возможности синтеза ПЛИС (Register Transfer Level, RTL), используемых при синтезе сложных FPGA, содержащих более 100 тысяч вентилей.
Компиляция описания ПЛИС в OrCAD состоит из двух процессов: синтеза и оптимизации.
Процедура логического синтеза заключается в составлении списка соединений проекта на основании составленной принципиальной схемы и VHDL-описаний. Этот список соединений затем передаётся в программы размещения и трассировки кристалла ПЛИС. Процедура оптимизации заключается в преобразовании списка соединений для
упрощения его физической реализации в виде ПЛИС выбранного типа с учётом ряда ограничений, задаваемых пользователем.
Таблица 1.1 – Перечень ПЛИС
| Семейство ПЛИС | Фирма-производитель | Название пакета программ для разработки ПЛИС |
| 1 | 2 | 3 |
| ACT1 | Actel | Actel Designer Series |
| ACT2 | ||
| ACT3 | ||
| 1200XL | ||
| 3200DX | ||
| 40MX | ||
| 42MX | ||
| 54SX | ||
| MAX5 | Altera | MAX+Plus II |
| MAX7 | ||
| MAX9 | ||
| FLEX6 | ||
| FLEX8 | ||
| FLEX10 | ||
| ispLSI | Lattice | Lattice pDS+ |
| ORCA2 или 2A | Lucent | Lucent ORCA Foundry |
| ORCA 3C/3T | ||
| XPLA | Philips | Philips XPLA |
| MACH | ||
| Vantis | ||
| Vantis MACH-XL |
Продолжение таблицы 1.1
| 1 | 2 | 3 |
| XC3x00A/L | Xilinx M1 | XACTStep Series |
| XC4000E | ||
| XC4000EX | ||
| XC4000XL | ||
| XC5200 | ||
| XC9500 | ||
| Spartan | ||
| SpartanXL | ||
| Virtex | ||
| XC3000 | Xilinx-XACT5 | XACTStep Series |
| XC4000 | ||
| XC4000E | ||
| XC5200 | ||
| XC7200 | ||
| XC7300 | ||
| XC900 | ||
| GAL/PAL/PROM | Простые ПЛИС | OrCAD Express |
При оптимизации уравнений проекта стараются обеспечить достижение экстремумов двух целевых функций: уменьшение геометрических размеров кристалла и повышение его быстродействия. Оптимизация сложных ПЛИС производится с помощью программы Leonardo Spectrum фирмы Exemplar Logic, оптимизация простых ПЛИС выполняется с помощью модуля OrCAD Express. Для уменьшения количества вариантов реализации ПЛИС при выполнении процедуры оптимизации проекта принимаются во внимание требования, задаваемые пользователем.
1.2 Системы разработки фирмы Altera
До последнего времени MAX+PLUS II являлась единственной системой проектирования устройств на ПЛИС Altera. Только в 1999 году появилась система проектирования нового поколения Quartus, предназначенная для разработки устройств на ПЛИС APEX20K. Программное обеспечение системы MAX+PLUS II, представляющее собой единое целое, обеспечивает управление пользователя средой логического проектирования и помогает достичь максимальной эффективности и производительности. Все пакеты работают как на платформе IBM PC, так и на платформах SUN, IBM RISC/6000 и HP9000.
Система MAX+PLUS II предлагает полный спектр возможностей логического дизайна: разнообразные средства описания проектов с иерархической структурой, мощный логический синтез, компиляцию с заданными временными параметрами, разделение на части, функциональное и временное тестирование (симуляцию), тестирование нескольких связанных устройств, анализ временных параметров системы, автоматическую локализацию ошибок, а также программирование и верификацию устройств. В системе MAX+PLUS II можно как читать, так и записывать файлы на языке AHDL и файлы трассировки в формате EDIF, файлы на языках описания аппаратуры Verilog HDL и VHDL, а также схемные файлы OrCAD.
Таблица 1.2 – Основные характеристики пакета MAX+PLUS II
BASELINE ver.9.6
| Функции | Характеристики |
| 1 | 2 |
| Поддерживаемые устройства | EPF10K10, EPF10K10A, EPF10K20, EPF10K30, EPF10K30A, EPF10K30E, (до 30000 эквивалентных вентилей), EPM9320, EPM9320A, EPF8452A, EPF8282A, MAX7000, FLEX6000, MAX5000, MAX3000A, Classic |
| Средства описания проекта | Схемный ввод, поддержка AHDL, средства интерфейса с САПР третьих фирм, топологический редактор, иерархическая структура проекта, наличие библиотеки параметризируемых модулей |
| Средства компиляции проекта | Логический синтез и трассировка, автоматическое обнаружение ошибок, поддержка мегафункций, по программам MegaCore и AMPP |
продолжение таблицы 1.2
| 1 | 2 |
| Средства верификации проекта | Временной анализ, функциональное и временное моделирование, анализ сигналов, возможность использования программ моделирования (симуляторов) третьих фирм |
Кроме того, система MAX+PLUS II читает файлы трассировки, созданные с помощью программного обеспечения XILINX, и записывает файлы задержек в формате SDF для удобства взаимодействия с пакетами, работающими с другими промышленными стандартами.
Увеличение логической ёмкости ПЛИС и появление новой идеологии проектирования систем-на-кристалле (System-on-Chip) привели к тому, что ведущие производители ПЛИС вместе с выпуском на рынок собственно кристаллов с эквивалентной ёмкостью более 500 000 вентилей существенно обновили программное обеспечение, предоставив разработчику возможность использовать все преимущества новых БИС.
В середине 1999 года на рынок вышел САПР 4-го поколения фирмы Altera – система Quartus. Отличительные свойства данного пакета:
─ интеграция с программным обеспечением третьих фирм (Advanced Tools Integration). В рамках программы Native Link обеспечена совместимость с САПР ведущих производителей программного обеспечения. Поддерживаются стандарты EDIF, SDF, Vital 95, VHDL 1987 и 1993, Verilog HDL;
─ возможность коллективной работы над проектом (Workgroup Computing);
─ возможность анализа сигналов “внутри” ПЛИС с использованием функции Signal Tap;
─ интеграционная компиляция проекта, позволяющая не изменять уже отлаженные участки проекта (nSTEP Compiler);
─ улучшенные средства синтеза в архитектуре APEX (CoreSyn);
─ многоплатформенность (Win NT, SUN, HP);
─ полная интеграция системы;
─ разнообразие средств описания проекта;
─ поддержка языков описания аппаратуры;
─ Internet поддержка;
поддержка мегафункций MegaCore.
В дополнение к уже привычным редакторам, используемым в пакете MAX+PLUS II, введён редактор блоков (Block Editor), позволяющий упростить графическое описание проекта, используя механизм параметризируемых блоков. Поуровневый планировщик (FloorPlan Editor), имеет возможность распределять ресурсы как внутри логических блоков, так и по мегаблокам.
Новым средством, облегчающим работу над иерархическим проектом является навигатор проекта (Project Navigator), позволяющий легко ориентироваться во всех файлах проекта.
Улучшены возможности синтеза с заданными временными параметрами (Time driven Compilation).
Возрастающее внимание уделяется функциональному и поведенческому моделированию с использованием языков описания аппаратуры, в том числе тестирование проектов из нескольких ПЛИС. Наличие встроенного логического анализатора Signal TAP позволяет проводить контроль сигналов внутри ПЛИС.
Механизм подсказок сориентирован на использование Internet технологий.
2.. Система проектирования
MAX+Plus II
Название системы MAX+PLUS II является аббревиатурой от Multiple Array MatriX Programmable Logic User System. Что переводится как, пользовательская система программирования логики упорядоченных структур. Система MAX+PLUS II имеет средства удобного ввода проекта, компиляции и отладки, а также непосредственного программирования устройств.
Процедуру разработки нового проекта от концепции до завершения можно упрощённо представить следующим образом:
1. Задание имени файла – проекта верхнего уровня (Top of hierarchy) в качестве имени проекта (Project name);
2. Создание нового файла (design file) проекта или иерархической структуры нескольких файлов проекта с помощью любого сочетания редакторов в системе MAX+PLUS II, то есть графического, текстового и сигнального редакторов;
3. Назначение семейства ПЛИС для проекта. Это может быть произведено вручную или автоматически;