Inhaltsverzeichnis

Das FPGA-Kochbuch

Inhaltsverzeichnis:

	Geleitwort von Prof. Waldschmidt	13
	Vorwort des Autors	19
1	Einleitung	22
2	Was ist ein FPGA?	28
2.1	Eine kleine Geschichte der Logikbausteine	28
2.2	ASIC-Entwurfsstile	31
2.3	Die Typenvielfalt programmierbarer Logik	34
2.4	Aufbau eines FPGA	41
2.4.1	Logikblöcke und I/O-Blöcke	41
2.4.2	Architektur und Verdrahtung	45
2.4.3	Zusammenfassung	49
3	Anwendungen	54
3.1	FPGAs versus Standardbausteine	54
3.2	FPGAs versus PLDs	55
3.3	FPGAs versus CPUs/DSPs	55
3.4	FPGAs versus ASICs	58
3.5	FPGAs als Computer-Elemente	60
3.6	Prototyping	61
3.7	Rekonfigurierbare Logik	62
3.8	Kostenvergleich	62
3.9	Time-to-Market	63

4	Entwurf von FPGA-Schaltungen	68
4.1	Moderne Entwurfsmethoden für FPGAs	68
4.2	Abstraktionsebenen und Beschreibungs-Domänen	69
4.2.1	Abstraktionsebenen	71
4.2.2	Beschreibungs-Domänen	72
4.2.3	Entwurfsablauf im Y-Diagramm	73
4.3	Beherrschung der Komplexität	75
4.4	Entwurfsablauf	77
4.4.1	Entwurfseingabe	81
4.4.2	Simulation und Verifikation	84
4.4.3	Synthese	87
4.4.4	Place&Route	89
4.5	Entwurfsqualität	91
5	Die Hardwarebeschreibungssprache VHDL	94
5.1	Was ist eine Hardwarebeschreibung?	94
5.2	Was ist VHDL?	96
5.3	Aufbau eines VHDL-Modells	98
5.4	VHDL beschreibt Struktur	100
5.5	VHDL beschreibt Verhalten	101
6	Programmiertechnologien	106
6.1	SRAM-Zellen	110
6.2	EPROM-Zellen	115
6.3	Antifuse-Technologien	117
6.4	Vergleich der Technologien	120
6.5	Bewertung der Vor- und Nachteile	122
6.5.1	Schutz der Innovation	122
6.5.2	Rekonfigurierbarkeit, ISP	124
6.5.3	Flüchtige Programmierung versus OTP	126

6.5.4	Kosten und Schaltungsaufwand	127
6.5.5	Testbarkeit und Zuverlässigkeit	128
6.5.6	Anzahl der Programmierelemente	129
6.5.7	Zusammenfassung	130
6.6	Trends und Prognosen	131
7	Bausteinübersicht	136
7.1	Der Markt der FPGA-Bausteine	136
7.2	Antifuse-FPGA	139
7.2.1	Actel Antifuse FPGAs	140
7.2.2	QuickLogic: pASIC1, pASIC2, pASIC3	152
7.2.3	Crosspoint Solutions: CP20K, CP100K	160
7.3	SRAM-FPGA	160
7.3.1	Actel: ES Embedded SPGA	161
7.3.2	Altera: FLEX 8000, FLEX 10K, FLEX 6000	165
7.3.3	Atmel: AT6000 und AT40K	173
7.3.4	DynaChip: DL5000	177
7.3.5	Lucent Technologies: ORCA-2, ORCA-3, ATT3000	180
7.3.6	Motorola: MPA1000	183
7.3.7	Vantis: VF1	187
7.3.8	Xilinx: XC2000, XC3000, XC4000, XC5200, XC6200	189
7.4	EPROM-FPGA	206
7.4.1	GateField	207
7.5	Auswahlhilfen	210
7.5.1	Technische Kennwerte	212
7.5.2	PREP-Benchmarks	216
7.5.3	Preise	217
7.5.4	Verfügbarkeit	217
7.6	Konfigurationsspeicher	218
7.6.1	Altera	220
7.6.2	Atmel	220
7.6.3	Lucent Technologies	221

7.6.4	Motorola	221
7.6.5	Xilinx	222
7.7	Programmierbare Verbindungsbausteine	222
7.7.1	Aptix	223
7.7.2	I-Cube	225
7.7.3	Lattice	230
7.7.4	Sonstige Verbindungsbausteine	234
7.8	Feldprogrammierbare analoge Arrays	234
7.8.1	ASB vom Fraunhofer-Institut IMS	235
7.8.2	EPAC von IMP	237
7.8.3	MPAA von Motorola	237
7.8.4	TRAC von Zetex	239
8	Entwurfswerkzeuge	242
8.1	Allgemeines	242
8.1.1	Eine kleine EDA-Geschichte	242
8.1.2	Das Betriebssystem	244
8.1.3	Auswahlkriterien	245
8.1.4	Die Übersicht	247
8.2	Universelle FPGA-Entwurfswerkzeuge	248
8.2.1	Active-CAD	248
8.2.2	CUPL	252
8.2.3	Galileo und Leonardo	253
8.2.4	LOG/iC2	256
8.2.5	MicroSim FPGA	257
8.2.6	MINC	257
8.2.7	OrCAD Express	259
8.2.8	PeakVHDL und PeakFPGA	261
8.2.9	Protel Advanced PLD	264
8.2.10	Synario	264
8.2.11	Synplify	266
8.2.12	VeriBest	267

8.3	Große EDA-Systeme	268
8.3.1	Cadance	268
8.3.2	Mentor Graphics	269
8.3.3	Synopsys	271
8.3.4	ViewLogic	273
8.4	Herstellereigene Werkzeuge	277
8.4.1	ASICmaster von GateField	277
8.4.2	Designer Series von Actel	278
8.4.3	DynaTool von DynaChip	279
8.4.4	Integrated Development System von Atmel	280
8.4.5	Max+Plus II von Altera	280
8.4.6	MPA Design System von Motorola	281
8.4.7	ORCA Foundry von Lucent	283
8.4.8	QuickWorks, QuickTools und QuickChip von QuickLogic	283
8.4.9	XACTstep von Xilinx	285
8.5	Einzelne EDA-Programme	287
8.5.1	BetterState	287
8.5.2	CompLib von Hantro	288
8.5.3	EASE/VHDL und EALE/HDL	289
8.5.4	FPGA-Pilot	290
8.5.5	GM VHDL Compiler	290
8.5.6	HDL TurboWriter	291
8.5.7	ModelSim	292
8.5.8	SmartViewer	293
8.5.9	speedCHART	293
8.5.10	StateCAD und StateSIM	294
8.5.11	THEDA von Incases	295
8.5.12	VHDLCover	295
8.5.13	VisualHDL	296
8.5.14	WaveFormer und TestBencher	297

8.6	Freeware, Shareware, Public Domain	298
8.6.1	Alliance	298
8.6.2	IDaSS	298
8.6.3	Trianus/Hades	299
8.7	Lernsoftware	299
8.7.1	VHDL!start	299
8.7.2	VHDL-MasterClass	300
8.7.3	VHDL-Online	300
8.7.4	VHDL PaceMaker	301
9	Entwurfsrichtlinien und Tips	304
9.1	Testgerechter Entwurf	304
9.2	Der JTAG Boundary Scan	305
9.3	Konvertierung von FPGA-Entwürfen in ASIC-Technologie	306
9.3.1	Actel MPGA	309
9.3.2	LPGA von ChipExpress	309
9.3.3	MACO von Lucent	311
9.3.4	Netrans von AMI	312
9.3.5	Orbit Semiconductor	312
9.3.6	QuickASIC von Microchip	312
9.3.7	ULC von Temic	313
9.3.8	Xilinx Hardwire	313
10	Ausblick & Trends	318
10.1	Investitionsplanung	318
10.2	Neue Bausteine	319
10.3	Entwicklung der Technologie	321
10.4	Kleinere Versorgungsspannungen	322
10.5	ASIC vs. FPGA	324
10.6	System-on-a-Chip	325

10.7	IP-Cores, Virtual Components und Design Re-Use	327
10.8	Genetische Algorithmen und evolutionäre Hardware	330
	Anhang
A	Glossar	334
B	Inhalt der CD-ROM	351
B.1	Dienst-Programme	351
B.1.1	Datenblätter und Applikationsschriften	351
B.1.2	Entwurfswerkzeuge und Dokumentationen	353
B.1.3	Informationssammlungen	356
B.1.4	VHDL-Anleitungen und -Tutorien	357
C	Adressen und Informationsquellen	359
C.1	Hersteller FPGA	359
C.2	Hersteller sonstiger Bausteine	360
C.3	Distributoren	362
C.4	Hersteller EDA-Tools	364
C.5	Anbieter EDA-Tools	367
C.6	Seminar-Anbieter	370
C.7	FFPGA-Dienstleister	371
C.8	Emulatoren und Simulationsbeschleuniger mit FPGAs	373
C.9	Weitere Informationsmöglichkeiten	373
C.9.1	Roadshows	373
C.9.2	Fachzeitschriften	373
C.9.3	Internet	375
C.9.4	Konferenzen, Kongresse, etc.	378
C.9.5	Messen	379