Языки описания схем

В предыдущие десятилетия большинство проектов логических устройств выпол­нялось графически в виде блок-схем и принципиальных схем. Однако широкое распространение в 90-е годы программируемых логических устройств, техноло­гии создания сверхбольших специализированных ИС, языков описания схем и син­теза радикально изменило методы разработки больших цифровых устройств.

Традиционное использование языков высокого уровня, таких как С, С++ и Java, при создании программного обеспечения, настолько повысило уровень абстрак­ции, что теперь программисты способны создавать более крупные и более слож­ные системы, правда с некоторой потерей эффективности по сравнению с про­граммными продуктами, написанными на ассемблере и отлаженными вручную. Ситуация с проектированием аппаратных средств аналогична. Схема, описанная с помощью средств синтеза в языках VHDL или Verilog, не может быть такой же маленькой по размерам и столь же быстродействующей, как схема, разработанная и вылизанная вручную опытным инженером, но в хороших руках программные средства позволяют создавать гораздо более крупные системы. Без применения программных средств нельзя обойтись, когда речь идет о том, чтобы воспользо­ваться наличием миллионов вентилей в наиболее совершенных интегральных схе­мах типа CPLD и FPGA или в специализированных ИС.

Некоторое время в ходу были языки описания схем, не поддержанные сред­ствами синтеза, но с появлением таких средств использование этих языков умень­шилось. Наиболее известны языки межрегистровых пересылок, которыми в течение десятилетий пользовались для описания работы синхронных систем. В таком языке система обозначений потокового управления поведением конечного автомата объединяется со средствами описания работы схем на многоразрядных регистрах. Языки межрегистровых пересылок были осо­бенно полезны при машинном проектировании, когда отдельные команды машин­ного языка представлялись в виде последовательности таких элементарных ша­гов, как загрузка, хранение, объединение и проверка содержимого регистров.

Ввод схемы

Если не считать домашних заготовок, то ваш первый шаг при проектировании схемы состоит, как правило, в том, чтобы убедить кого-то, что предложенный вами подход правильный. Это значит, что вам надо подготовить блок-схему и слайды для презентации и обсудить ваши идеи с менеджерами и коллегами с це­лью предварительной оценки проекта (<design review). После того, как ваш про­ект одобрен, можно, не рискуя, приступать к «функциональному наполнению», то есть рисовать схему.

Раньше, как правило, схемы рисовались вручную, но теперь при подготовке все больше используют схемные редакторы - программы системы CAD, запускаемые на автоматизированном рабочем месте (АРМ) раз­работчика. Процесс создания принципиальной схемы на компьютере часто назы­вают вводам схем. Этот термин используется потому, что схемный редактор фиксирует больше информации, чем просто рисунок. Основ­ная информация, содержащаяся в схеме, представлена в виде «надписей» на ней, позволяющих позже, по мере необходимости, извлекать нужную в процессе про­ектирования информацию автоматически.

Чтобы упростить ввод информации и ее извлечение, в схемном редакторе для каждого типа информации обычно предусмотрены поля. Инфор­мация может быть либо скрыта, либо автоматически выводиться рядом с эле­ментом схемы, к которому она относится. Вот некоторые типичные поля и их назначение:

-Тип компонента. Задавая тип компонента, разработчик может выз­вать символическое изображение этого элемента из библиотеки компонен­тов. Тип компонента исполь­зуется в документации и при моделировании.

- Параметр компонента. Для большинства аналоговых компонентов в этом поле должен быть задан параметр. Для цифрового компонента в таком поле может быть указано его быстродействие

- Шифр компонента, разрешенного к применению. Используя информацию о типе компонента и о его параметрах, программа CAD может автоматически выбрать шифр компонента из представленного компанией или выдать предупреждение, если такого компонента нет.

- Позиционное обозначение. Этой алфавитно-цифро­вой меткой указывается вид компонента и его порядковый номер в схеме.

- Расположение компонента. В этом поле можно указать положение компонента на печатной плате в той или иной системе координат, бла­годаря чему упрощается задача поиска компонента в процессе отладки.

- Номера выводов. Номерами выводов определяется назначение выводов каждого компонента. Обычно они заранее введены в условное обозна­чение компонента, который вызывается из библиотеки компонентов.

- Тип соединения. Как правило, при рисовании схем используются соединения только двух типов: «обычное» и «шина», где шина представляет собой совокупность обычных соединений, которые объединены с целью ком­пактного изображения.

- Имя сигнала. Пользователь может дать имя каждому сигналу, и это следует сделать. Наличие у сигнала имени особенно полезно при модели­ровании и отладке, но оно не оказывает влияния на разводку печатной платы.

- Флажок связи. Этот элемент рисунка указывает на соеди­нение одной сигнальной линии с другой на той же странице или на другой. Программа может проверить, все ли исходящие соединения согласуются с входящими.

Для изго­товления устройства можно создать, по крайней мере, два документа:

- Список компонентов. В нем содержится перечень компонентов и их позиционное обозначение.

- Список соединений. Соединение (net) представляет собой набор вы­водов, объединенных в один электрический узел или одним сигналом. Список соединений содержит все такие связи, обычно в алфавитном порядке по име­нам сигналов, в соответствии с принципиальной схемой.

Кроме того, список соединений можно сортировать по позиционным обо­значениям компонентов и по номерам их выводов с указанием имени сигнала на каждом выводе; иногда такой список называют списком выводов (pin list).

Список компонентов и список соединений являются основными входными данны­ми для процедуры разводки печатной платы. Разработчик может использовать спи­сок компонентов также для оценки стоимости схемы и надежности ее работы, а отдел снабжения, очевидно, может воспользоваться им для заказа компонентов.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: