ASIC應(yīng)用領(lǐng)域

當(dāng)代 ASIC ( Application Specific Intergrated Circuits ) 技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域，大致可以分為三個方面吧。

第一、芯片設(shè)計和驗證領(lǐng)域，這個也是當(dāng)前最熱門的領(lǐng)域。

第二、數(shù)控，自動化，特種儀器儀表，特種設(shè)備領(lǐng)域，由于需求特殊，很難找到量產(chǎn)的通用芯片，所以用 CPLD / FPGA 來實現(xiàn)硬邏輯就成了唯一的選擇。

第三、需要現(xiàn)場系統(tǒng)重構(gòu)的場合，如手機，車載電子設(shè)備等等，因應(yīng)不同的系統(tǒng)即時任務(wù)，對 CPLD / FPGA 進行現(xiàn)場編程，以適應(yīng)不同的算法和控制任務(wù)。

和 CPLD / FPGA 目前的廣泛應(yīng)用不是很相稱的是開源和自由軟件在 ASIC 方面還比較原始，要達到像 Apach, GCC ... 等這些開源軟件那樣的成熟程度，恐怕還有相當(dāng)長一段路要走，但是作為學(xué)習(xí)或者是門數(shù)有限的中小規(guī)模的電路仿真，現(xiàn)有的 GNU 工具應(yīng)該是個很好的選擇，因為現(xiàn)在的商業(yè) ASIC 工具實在是太貴。

本文僅僅是一個介紹性的文章，通過一個開源項目的簡單例子來說明一下硬件設(shè)計的基本概念，本文所涉及到的相關(guān)知識請大家自己找資料學(xué)習(xí)。有興趣的朋友可以去開源硬件設(shè)計網(wǎng)站 http://opencores.org 看一下，上面從 CPU，內(nèi)存到各種通訊控制器等等的設(shè)計應(yīng)有盡有。

本文將以 Gentoo Linux 作為系統(tǒng)來說明，用其他發(fā)行版的朋友，請自行安裝相應(yīng)的軟件包（iverilog, gtkwave）。硬件描述語言采用 verilog 。

下面讓我們來做一個硬件設(shè)計的 hello world：

第一步、安裝相關(guān)的軟件包：

# emerge iverilog gtkwave

第二步、編譯 verilog 源代碼：

$ cp -rv /usr/share/doc/iverilog-0.8 ~
$ gunzip ~/iverilog-0.8/*.gz

我們將 iverilog 的文檔復(fù)制并解壓到我們的用戶目錄下面，里面有 iverilog 的一些范例和文章，大家自行閱讀一下。現(xiàn)在我們用其中的一個內(nèi)存設(shè)計的簡單例子來練習(xí)一下。

$ cp ~/iverilog-0.8
$ iverilog -o show_vcd show_vcd.vl

這樣將編譯出一個仿真腳本命令 ./show_vcd, 運行這個命令，就會得到一個仿真文件 show_vcd.vcd, 我們再用另外一個 GNU 項目 gtkwave 來查看這個芯片設(shè)計的引腳以及各個寄存器的時序。

$ ./show_vcd
$ gtkwave ./show_vcd.vcd &

上面的命令打開了仿真文件，但是正常情況下，你還是看不到任何東西。在 gtkwave 窗口中選擇 "Search"->"Signal Search Tree", 將打開信號查看選擇窗口，點選你要查看的芯片引腳或者寄存器，然后點擊 "Append" 按鈕，在 gtkwave 主窗口中就會出現(xiàn)相應(yīng)的時序信號。

本文的兩個附件是我分別用 iverilog + gtkwave 以及商業(yè)軟件 Xilinx ModelSim 的仿真結(jié)果的截圖，可以看出 GNU 工具的仿真結(jié)果和商業(yè) ASIC 工具的仿真結(jié)果是完全相同的。