什么是ASIC设计？使用HDL和SystemC代码生成进行ASIC设计

什么是 ASIC 设计

ASIC 设计是开发复杂电子系统的过程。该系统可制造成特殊用途的半导体设备，通常用于大批量应用或具有严格的功耗、性能和尺寸限制的应用。ASIC 系统设计人员使用高级语言并通过仿真和可视化来开发和评估算法。

许多系统设计人员使用 MATLAB 和 Simulink 作为高级环境来指定 ASIC 设计的算法。通过将这些产品与第三方 EDA 工具结合使用，系统设计人员可以与 ASIC 硬件设计人员协作，使用 MATLAB 和 Simulink 对数字和模拟/混合信号 (AMS) ASIC 设计的新算法内容进行建模、仿真、优化和实现。

建模

您可以选择使用 MATLAB 或 Simulink 开发硬件实现的算法来开始 ASIC 设计开发。MATLAB 提供了一种基于语言且无时间限制的简洁建模环境，而 Simulink 提供了一种支持使用多速率模块图、状态机和其他建模结构进行图形化建模的环境。MATLAB 代码可以整合到 Simulink 模型中，因此，您可以从 MATLAB 顺利过渡到 Simulink 工作流。

通过将 Simulink 模型与现有代码整合并使用 HDL 协同仿真对其进行仿真，来增强该模型以使其适用于 ASIC 设计。为了评估模拟组件与数字组件之间的交互，可以添加 Mixed-Signal Blockset 中的组件，如锁相环 (PLL) 与数据转换器（ADC 和 DAC）。

针对代码生成优化模型

接下来，您可以基于硬件实现优化 ASIC 设计模型。算法开发人员可与 ASIC 硬件设计人员协作优化模型的硬件架构。首先是审查 MATLAB 代码或 Simulink 模型，验证它是否适用于 HDL 代码生成。我们有 300 多个 Simulink 模块和 200 多个 MATLAB 函数支持生成 HDL 代码，您可以使用它们来构建模型。其次是使用 Fixed-Point Designer 将浮点模型转换为定点模型，以减少设计的面积和功耗。通过将 Simulink 模型从基于帧的模型转换为流式模型，可以针对 ASIC 设计进一步优化这些模型。

针对 HDL 代码生成进行基于模型的优化

通过 ASIC 架构，可以采用多种方式从功耗-性能-面积 (PPA) 方面优化实现。系统设计人员可以与 ASIC 硬件设计人员协作，使用 HDL Coder 从 MATLAB 代码或 Simulink 模型生成可综合的 Verilog 和 VHDL 代码。HDL Coder 提供了一系列优化选项，可以帮助设计人员尽可能实现 ASIC 设计的最高性能。这些选项包括时钟速率自动优化、资源共享和流水线化，它们可以显著减少实现设计所需的逻辑数量。HDL Coder 还支持为多速率设计和触发子系统生成 HDL 代码。

HDL 和 SystemC 代码生成

使用 HDL Coder，您可以按照引导式工作流完成 ASIC 设计的 HDL 代码生成过程。HDL Coder 可检查 MATLAB 和 Simulink 模型与 HDL 代码生成的兼容性，支持自定义生成的 HDL 代码，生成预综合报告，并生成 HDL 测试平台。

您可以通过 MATLAB 函数生成可综合的 SystemC 代码。生成的 SystemC 代码可作为 Cadence Stratus 高级综合工具的输入。通过将 Stratus HLS 与 Genus 逻辑综合解决方案和 Joules RTL 功耗解决方案相集成，ASIC 设计人员可以提前了解 ASIC 设计实现的功耗-性能-面积 (PPA)。

使用 HDL Coder，可以从 MATLAB 代码生成 SystemC、Verilog/SystemVerilog 或 VHDL 代码。

FPGA 原型构建

在 ASIC 设计中，FPGA 原型构建是一种通过硬件测试来评估算法实现的常见方法。HDL Coder 可与 AMD Xilinx、Intel 和 Microchip 设备的 FPGA 工作流相集成，在开发板上实现快速原型构建。

使用 FPGA 开发板对原型设计进行 FPGA 在环测试。

审核编辑：汤梓红