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计算机辅助设计与图形学学报 2010年第6期22卷 934-942页

作者：余建德谢丁邵赟王健陈利光来金梅童家榕复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室上海201203

为了提高FPGA布线资源的灵活性,提出一种通过扩大布线资源图的最小环来设计布线资源的方法.首先分析了布线资源图的最小环大小和布线资源中信号传播灵活性的关系,并通过调整布线资源中线网的连接结构来扩大该最小环.采用该方法设计了一... 详细信息

为了提高FPGA布线资源的灵活性,提出一种通过扩大布线资源图的最小环来设计布线资源的方法.首先分析了布线资源图的最小环大小和布线资源中信号传播灵活性的关系,并通过调整布线资源中线网的连接结构来扩大该最小环.采用该方法设计了一种新的开关盒结构——最小环最大化(MLM)开关盒.实验数据表明,MLM开关盒与4种学术上典型的开关盒结构——Disjoint,Universal,Wilton和JSB相比,在时序上处于平均水平,而布通率分别提高了17.7%,8.0%,2.4%和2.2%.

关键词： FPGA结构设计布线资源开关盒布通率

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反熔丝FPGA芯片的布线资源规划与设计实现

反熔丝FPGA芯片的布线资源规划与设计实现

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作者：吴方明电子科技大学

学位级别：硕士

现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)是一种可编程逻辑器件(PLD,Programmable Logic Device),具有用户现场可编程、高集成度、高可靠性等优点。经过三十多年的高速发展,FPGA芯片从冷门器件逐步发展为成为最为重要的... 详细信息

现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)是一种可编程逻辑器件(PLD,Programmable Logic Device),具有用户现场可编程、高集成度、高可靠性等优点。经过三十多年的高速发展,FPGA芯片从冷门器件逐步发展为成为最为重要的可编程器件类型,在计算机硬件、汽车电子、物联网等诸多领域有广泛的应用。反熔丝FPGA是FPGA芯片中独特的一种,以反熔丝为基本编程结构,是一次性可编程器件。由于反熔丝编程后状态不可翻转,具有很强的抗辐照能力,因此反熔丝FPGA特备适用于航天航空等领域。我国反熔丝FPGA产业薄弱,很多关键性的技术问题有待研究。布线资源是反熔丝FPGA的重要组成部分,是实现芯片内部结构互联的基础,对反熔丝芯片的编程速度和工作性能有很大影响。基于上述背景,本文针对反熔丝FPGA的布线资源做了大量的研究,研究内容主要有以下几个方面。首先研究反熔丝FPGA的基本原理,结合制造工艺,将布线资源划分为水平布线和垂直布线两种,进一步组合成为水平通道和垂直通道,最后使用布线通道构建布线资源的架构。不同的电路子模块对布线的要求不同,将布线资源划分为多种类型更能满足电路设计需求。据此,布线资源被划分为五种,分别是垂直通道长线、水平通道长线、水平布线、逻辑模块输入布线和逻辑模块输出布线。除了水平布线主要用于布线互联,其他四种布线资源都和逻辑模块直接相关,可见布线资源的设计中心是逻辑模块。除了互联功能,布线资源在编程测试过程中也发挥重要作用。本文中还设计了多种布线资源的辅助电路模块,完善了布线资源的结构,改进了布线资源性能。反熔丝位于布线资源中,反熔丝的编程通路由布线资源构成理所当然。不同类型的反熔丝构建独特的编程通路,独特的编程通路既能顺利完成编程过程,又能避免误编程的出现。另外还分析布线资源对FPGA编程顺序的影响,设计出合理的编程顺序。最后一章介绍了布线资源在芯片编程前测试中的使用情况。还将一个功能为移位寄存器的设计配置到芯片中,通过反熔丝FPGA的开发软件对各类布线资源的使用做出详细的分析。

关键词：反熔丝 FPGA 布线资源布线设计可编程

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基于VIRTEX架构的FPGA布线资源测试技术

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电子与封装 2015年第11期15卷 17-20页

作者：王建超陆锋张凯虹江南大学物联网工程学院江苏无锡214122 中国电子科技集团公司第58研究所江苏无锡214035

FPGA内部可编程布线资源所占的晶体管数量是所有模块中最多的,其故障发生率也最高,因此布线资源的测试是一个重要的研究领域,也是FPGA测试中的一个难点。通过对基于VIRTEX架构的FPGA布线资源的六长线、长线、单长线的测试技术研究,采用... 详细信息

FPGA内部可编程布线资源所占的晶体管数量是所有模块中最多的,其故障发生率也最高,因此布线资源的测试是一个重要的研究领域,也是FPGA测试中的一个难点。通过对基于VIRTEX架构的FPGA布线资源的六长线、长线、单长线的测试技术研究,采用通用方法的组合进行测试,测试程序可读性好、可复用性高,实现了对布线资源测试故障覆盖率高、故障定位准确。

关键词： FPGA 布线资源 VIRTEX架构通用方法组合

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基于VPR构建Virtex-5 FPGA芯片资源图及布局布线分析

基于VPR构建Virtex-5 FPGA芯片资源图及布局布线分析

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作者：李兴斌西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着国内科学技术的迅猛发展,近年来,FPGA芯片技术也在中国得到了极大提升与发展,并广泛应用于通信卫星以及载人航天等高科技核心系统设计领域。目前,学术领域对FPGA的研究主要集中在FPGACAD抽象工具集上,但由于学术上研究的芯片的结构... 详细信息

随着国内科学技术的迅猛发展,近年来,FPGA芯片技术也在中国得到了极大提升与发展,并广泛应用于通信卫星以及载人航天等高科技核心系统设计领域。目前,学术领域对FPGA的研究主要集中在FPGACAD抽象工具集上,但由于学术上研究的芯片的结构相对单一,布线资源简单而种类相对较少,难以运用于功能复杂、规模宏大的FPGA商业芯片上。因此,本文对FPGA芯片进行了深入的研究,并对VTR流程的部分过程进行了研究分析,同时对相应的资源描述属性和功能模块进行相应的增加,以此提高在商业芯片中的应用。基于VPR工具和Virtex-5系列的xc5vlx30ff676芯片,本文对整个FPGA CAD开发流程进行了研究分析,通过Xilinx公司发布芯片的使用手册提供的资源信息和Torc工具导出的资源库文件信息实现了相应芯片的结构模型的构建。同时基于学术领域的VPR（Versatile Placement and Routing）工具,对应分析FPGA CAD开发过程中的布局和布线的过程,具体研究分析了布局过程中的模拟退火算法和布线过程中的PathFinder算法,并依据多核并行的模拟退火算法优化布局过程和使用布线器优化布线过程,通过这些算法的研究分析与设计,实现了 Virtex-5系列xc5vlx30ff676芯片的布局和布线过程。本文对Virtex-5系列xc5vlx30ff676芯片的资源进行了建模并且生成了正确的布线资源图,同时选取MCNC标准电路和VTR电路在Virtex-5系列xc5vlx30ff676芯片上进行了布局和布线的测试,并对实验的结果进行了详细的研究分析。通过实验,可以在满足物理资源使用约束以及布局布线约束条件下,在芯片上对电路中的逻辑单元和连接进行布局和布线,最终得到合法正确的布局结果和布线结果。

关键词： FPGA 布线资源芯片建模布局布线

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一种基于线网关键性判别的FPGA总体布线算法

一种基于线网关键性判别的FPGA总体布线算法

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作者：郑艳西南交通大学

学位级别：硕士

随着千差万别的系统用户提出不同的设计要求,出现了一种新的可以由用户自行定义配置的高容量密度的ASIC——用户现场可编程门阵列器件（FPGA）,FPGA以其高密度、高速率、系列化、标准化、小型化、多功能、低功耗、低成本,设计灵活方便,... 详细信息

随着千差万别的系统用户提出不同的设计要求,出现了一种新的可以由用户自行定义配置的高容量密度的ASIC——用户现场可编程门阵列器件（FPGA）,FPGA以其高密度、高速率、系列化、标准化、小型化、多功能、低功耗、低成本,设计灵活方便,可无限次反复编程,并可现场模拟调试验证等特点,在国内外得到了飞速发展当前集成电路产业向深亚微米工艺不断推进,FPGA芯片布线时的面积约束便成为了影响整个芯片性能的最重要的因素之一,尤其是其关键线网布线时的布通率和面积约束是一对矛盾体。本文充分利用FPGA芯片本身具有的固定的规则的布线资源这一特点,提出在对每一个线网布线之前将待布的线网进行关键性分析,再根据关键性大小对关键性相对大的线网进行布线,即NCJ（Net Criticality Judge）算法;此算法有效地在保证芯片性能的同时,提高了布线资源的利用率,同时考虑到深亚微米时布线时延是影响芯片性能的一个重要因素,因此充分利用芯片的中长线布线资源以减少通过编程开关的几率。本文建立了NCJ算法的布线模型,用C++语言实现了基于NCJ算法的总体布线和SEGA详细布线的FPGA布线器,并与目前经典的基于LocusRout的总体布线算法和SEGA详细布线算法的结果进行比较,结果证明了基于NCJ的布线算法在提高布线资源的利用率方面是非常有效的。高密度器件的另一个重要问题是相邻线间的串扰影响,论文还对串扰进行了定性分析,提出了改进措施。

关键词： FPGA 线网关键性判断布线资源布通率时延串扰

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FPGA开关盒数学模型的研究

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电子与封装 2018年第2期18卷 32-36页

作者：刘沛文付宇卓董宜平上海交通大学微电子学院上海200240 中国电子科技集团公司第五十八研究所江苏无锡214072

基于图论的数学理论,对Xilinx公司主流产品之一的XC5VSX95T中的开关盒进行分析,提出一种分层建模的概念,并对开关盒的pips进行分类再分析,最后用C语言对其进行定义和描述。将开关盒模型加入XC5VSX95T的互连模型中并导入计算机,通过搜索... 详细信息

基于图论的数学理论,对Xilinx公司主流产品之一的XC5VSX95T中的开关盒进行分析,提出一种分层建模的概念,并对开关盒的pips进行分类再分析,最后用C语言对其进行定义和描述。将开关盒模型加入XC5VSX95T的互连模型中并导入计算机,通过搜索算法求取测试路径。经过软件检查和测试,所得到的开关盒模型能够满足软件的DRC规则,并通过软件的编译。研究得出的开关盒模型能够准确描述XC5VSX95T中的开关盒互连关系,提高计算机自动布线和布线资源测试的效率。

关键词：布线资源开关盒图模型层次化

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