Система автоматизированного проектирования программируемых аналоговых интегральных схем AnadigmDesigner 2. Часть 1. Знакомство с интерфейсом

Компоненты и технологии, № 5'2005

Система автоматизированного проектирования программируемых аналоговых интегральных схем AnаdigmDesigner2.

Часть 1. Первый шаг: знакомство с интерфейсом

Мы продолжаем серию статей, посвященных новому продукту на Российском рынке электронных компонентов — программируемым аналоговым интегральным схемам (ПАИС). В этом цикле будет рассмотрено программное обеспечение для разработки проектов на базе ПАИС Anadigm.

Александр Полищук

a.polishuk@prosoft.ru Анна Полищук

anna@vek.ru

Введение

Программное обеспечение AnаdigmDesigner2 представляет собой систему автоматизированного проектирования (САПР) второго поколения средств разработки Anadigm, которая позволяет создавать новые или вносить изменения в уже имеющиеся программируемые аналоговые схемы буквально в считанные минуты. Разработчик может создавать схемы, используя имеющиеся конфигурируемые аналоговые модули (КАМ), каждый из которых выполняет целый ряд аналоговых функций в зависимости от передаваемых параметров. AnadigmDesigner2 включает программу функционального моделирования по времени — удобный инструмент для оценки схем без необходимости проведения физических измерений и макетирования. Интерфейс функциональной модели — интуитивно понятный и легкий для использования. Большинство этапов моделирования аналогичны этапам обычного макетирования. Независимо от того, является пользователь специалистом или нет, он сможет быстро разрабатывать сложные аналоговые схемы, сразу же моделировать их работу; затем, выбрав нужную, загрузить ее в ПАИС для дальнейшего проведения испытаний и проверки достоверности.

САПР AnadigmDesigner2 — первый в мире продукт EDA, позволяющий разрабатывать схемы с использованием программируемых аналоговых матриц, которые могут быть переконфигурированы с помощью микропроцессора или микроконтроллера в режиме реального времени. Это позволяет изменять их функции в системе или создавать адаптивные схемы. AnadigmDesigner2 автоматически переводит проект в С-код, позволяя, в свою очередь, микропроцессору внутри системы производить настройку и контролировать работу устройства. То есть теперь вы можете контролировать и настраивать аналоговые функции с использованием системного программного обеспечения в режиме реального времени — настоящий прорыв в аналоговом мире!

Последняя доступная версия САПР AnadigmDesigner2 имеет следующие особенности:

• Позволяет разрабатывать сложные схемы с применением простого графического интерфейса drag-and-drop.

• Включает в себя надежные и легкие в использовании инструменты для разработки аналоговых схем.

• Не нуждается в аналоговом экспертном анализе для разработки законченных аналоговых систем.

• Доступна растущая и постоянно обновляемая библиотека КАМ.

• Экспертные системы синтеза AnadigmFilter™ и AnadigmPID™ автоматизируют сложный процесс разработки схем.

• «Строительные блоки» схем абстрагированы от их функционала, которым можно управлять при помощи AnadigmDesigner2.

• Быстрая разработка сложных аналоговых схем, немедленное моделирование их работы, загрузка в ПАИС для дальнейшей верификации.

• Встроенный симулятор по времени позволяет работать с несколькими ПАИС одновременно.

• Интерфейс четырехканального осциллографа, имитация сигналов случайной формы.

• Автоматическая генерация С-кода для управления и настройки аналоговых функций непосредственно микропроцессором внутри системы.

Назначение AnadigmDesigner2

Программное обеспечение AnadigmDesigner2 позволяет быстро и просто конструировать сложные аналоговые схемы путем выбора, размещения и соединения стандартных элементов — конфигурируемых аналоговых модулей. Разработанные аналоговые схемы могут быть загружены в поле программируемой аналоговой матрицы ПАИС. В дальнейшем ПАИС будет функционировать аналогично разработанной и отлаженной схеме. Результат разработки можно просмотреть сразу же, используя для этого генератор сигналов и осциллограф.

Компоненты и технологии, № 5'2005

Для хранения конфигурационных данных ПАИС используется внешняя SRAM, что позволяет перепрограммировать микросхему столько раз, сколько потребует разработка.

Важно отметить, что AnadigmDesigner2 позволяет в одном проекте создавать несколько независимых аналоговых устройств с использованием нескольких ПАИС, которые будут иметь общую память и загружаться общим потоком конфигурационных данных. Это дает возможность разрабатывать сложные системы аналоговой обработки.

Также AnadigmDesigner2 генерирует «разумные» конфигурационные данные в виде готового С-кода для загрузки в микропроцессор, что позволяет выполнять переконфигурирование устройств AN220E04, AN221E04 или AN221E02 с помощью управляющего контроллера.

Программа функционального моделирования позволяет обойтись без какого-либо дополнительного оборудования. Она обладает понятным интерфейсом и графически отображает результаты, полученные через определенные промежутки времени.

Экспресс-тест загрузки примера простой схемы

Откройте AnadigmDesigner2 и щелкните левой кнопкой мыши по меню File. В открывшемся меню щелкните по пункту Open. На экране появится окно выбора файла.

Выберите папку «Circuits» (находится в папке, в которую был установлен AnadigmDesigner2), затем раскройте папку «ANx20 Examples». Подведите курсор мыши к файлу «Gain_of_2.ad2» и дважды щелкните по нему левой кнопкой мыши. Пример со схемой усилительного каскада будет загружен в AnadigmDesigner2 и отображен в окне разработки, как показано на рис. 1. Схема этого примера состоит только из инвертирующего усилителя с несимметричным входом. На выходе — дифференциальный буфер с ФНЧ.

После того как разработка была завершена, ее можно сохранить для последующего редактирования, тестирования при помощи встроенной программы функционального моделирования или загрузить в ПАИС Anadigm.

Загрузка через последовательный порт

Предположим, у вас есть оценочная плата из набора AN221K04-DVLP2, соединенная с вашим компьютером через последовательный порт, а также генератор и осциллограф. Теперь мы готовы к загрузке конфигурационных данных в ПАИС. Величина усиления для данного примера КАМ GainInv равна 2, выходной сигнал будет инвертирован.

Загрузка в ПАИС на оценочной плате осуществляется путем выбора пункта меню Configure ^ Write configuration data to serial port. Загрузка занимает в среднем 2 с. Если в процессе загрузки возникнет какая-либо проблема, в AnadigmDesigner2 появится всплывающее окно с ее описанием.

При помощи генератора подайте сигнал на контакт 9 платы AN221K04. Напряжение

входного сигнала должно быть подано относительно основного опорного напряжения (виртуальной земли VMR=2В). Усиленный и инвертированный сигнал (на рис. 2 обозначен Vout) может быть исследован осциллографом на контакте 3, комплементарный с ним сигнал — на контакте 4.

Усиление Gainlnv CAM для данной схемы принято равным 2. Двойной щелчок левой кнопкой мыши по Gainlnv CAM раскроет окно установки параметров КАМ. Установите новое значение усиления и снова загрузите данные в последовательный порт (чтобы сразу увидеть изменение амплитуды выходящего сигнала при новом значении усиления).

Создание новой схемы

Теперь читатель знает достаточно для самостоятельного запуска системы разработки. Будет полезно «пошагово» пройти весь процесс разработки проекта. Описанный ниже простой пример основан на использовании широко распространенной ПАИС AN220E04.

Для любой разработки необходимо выполнение следующих этапов:

1. Выбор, настройка и размещение внутри кристалла конфигурируемых аналоговых модулей.

2. Соединение КАМ и ячеек IO между собой.

3. Моделирование разработанной схемы.

4. Загрузка конфигурационных данных в ПАИС.

Чтобы открыть окно нового проекта, необходимо выбрать меню File ^ New: содержимое основного окна будет очищено.

Выбор КАМ

Щелкните по кнопке н на панели управления над основным окном (или нажмите клавишу «m» на клавиатуре) для того, чтобы открылось окно выбора КАМ (рис. 3). Для поиска Inverting Gain Stage (Gainlnv) КАМ используйте полосу прокрутки справа. Подведите к нему курсор мыши и щелкните по нему левой кнопкой. После щелчка левой кнопкой мыши по кнопке Create CAM (или нажатия клавиши Enter) возле курсора появится бледное изображение КАМ. Это означает, что выбранный КАМ теперь можно разместить в поле ПАИС, представленном

Рис. 2

Компоненты и технологии, № 5'2005

- і і«» •ГАИ DesatiBtn Mcisim •

Ы Т~ Агг-Л^хУЛчЫл

АЮ7Т*1Н 1.1 L,4 V4.

Lwil UmJu L.tL<1 VStt

FfcciSica Біте» Flo 3.J--1 Yes

, |_j AMJ2UJM |_j АМ22ШХ2 г*нео.ла ПЄе»0«*лЛ<е.. retf ГВгг ntti Metwdtr« ЛімТені 2.1.1 ад-7 Yes No

Q АН 12201 . і АКЭТ01 1 ¿2AMZ701 1*1 О Rncaco W О r*мі nwtTaafti. Irm (imr hrefMHугіїнь« 1 1414 І.ЇІІ to

ЛІГГІМ Har:wfc»^erttba«atnatoiw«hHo*l L.J.5 Yes

С«*11*14-«» UdHUt-, 6* **!- «ч*Ь Р»Uiiy ( iwtrrl l<UJ r«t* ta

£><WU. CJtrVcUocCtfi.. vj: jj: »а»с Mn9Ui»c L.lJi L .-D.-1 Yes

IWHWneeGm.. VtAage- Cortrt4e<J Senrtie -snd 1 Md L.flO Ye*

ІУмММаог Рс^ЛСальіі» L.D.I Yes"

РМЮММВ* Peftoitwave Р-Є».С«кійі {trtMTKl СXS< Cettnrr PwKrtc Wewiwm Semnto 0.0.3 3.1.1 z.zz NO Ye*

ux iJWtAI nj t y*k. twliuhllfiu ябІїПсДІ 2.1.3

vlW Y6*

SurfSewd Я.Г£«T SorftiTCfCfCP ЙЭДС witl Ekuuiu Ftei Hef Cyde SUVMtMCC« 3»» yjricfttro'tb ігкВв"Г»*г i.Cul і.г.1 і,1-3 Ye* Ye* Ye* z]

*J

OcJtcOIN I

JfdT^CAH I boarentaOoft |

Рис. 3

в окне разработки. После того как выбранный КАМ будет установлен в нужное место (еще один щелчок левой кнопкой), появится окно Set CAM Parameters (рис. 4), предназначенное для установки параметров КАМ. Перечень параметров зависит от настроек в Settings ^ Preferences... на закладке САМ.

Настройка КАМ

Содержимое окна Set CAM Parameters зависит от типа выбранного КАМ, но, как правило, в нем есть все доступные пользователю настройки параметров для выбранного модуля. В нашем примере единственный параметр для настройки усилительного каскада — его коэффициент усиления.

Также есть управляющий элемент для выбора одного из четырех значений частоты внутреннего тактового генератора и кнопка Documentation для вызова окна «быстрой помощи», в котором описываются свойства выбранного КАБ. После нажатия кнопки ОК заданные параметры будут установлены, окно автоматически закроется.

Разводка схемы

Для входа в режим разводки нажмите клавишу «w» на клавиатуре. Курсор мыши теперь выглядит как карандаш. Разводка соединений осуществляется с помощью левой кнопки мыши.

В матрице ПАИС внутренние соединения осуществляются с помощью коммутации матрицы ключей. Некоторые цепи не могут быть соединены между собой в окне разработки, если в матрице не предусмотрена соответствующая коммутация. Такие соединения становятся недопустимыми. Например, AnadigmDesigner2 не позволит соединить два выхода ПАИС. В таких случаях вид курсора изменится — к значку ручки?) будет добавлен запрещающий значок как визуальный сигнал о том, что данное соединение недопустимо.

На рис. 5 изображены два вида окна разработки. Вид курсора на левом говорит, что место подключения (входной порт выходной ячейки) выбрано корректно. «Запрещающий» курсор на правом подсказывает, что нельзя соединять два выхода.

Для возврата в режим редактирования необходимо нажать клавишу «е» на клавиатуре. Щелкните правой кнопкой мыши по изображению входной ячейки Input_Cell. В раскрывшемся меню выберите пункт «CAM Settings» и установите конфигурацию входа: несимметричный вход (Single-ended) с усилителем и ФНЧ (Amplifier + Anti Alias Filter).

Загрузка конфигурационных данных

Нажмите комбинацию клавиш «Ctrl+w», загрузите конфигурационные данные в ПАИС. Подключите осциллограф и генератор к от-

ГО1 1 JD2.25J AN220B04 LOAD ORDER. 1

1=1 a

it— 3 ) » і

3 E1

:n=i Iе 1 1

DD1. 1 Н>2.2І5

LOAD ORDER. 1

j=

ич:

є"

=і"

GamQiTwo

GamOfTwo

Рис. 5

ладочной плате AN221K04. Если у вас нет генератора, можете использовать любой из библиотеки КАМ, подключив его к входу схемы. Теперь вы сможете изменять любые параметры в разработке. Например, двойной щелчок левой кнопкой мыши в центре символа Gain Stage раскроет диалоговое окно Set CAM Parameters для ввода значения коэффициента усиления. Нажмите кнопку ОК, чтобы сохранить введенное новое значение, и снова загрузите конфигурационные данные («Ctrl+w»). На экране осциллографа можно наблюдать результат ввода нового значения.

Интерфейс пользователя AnadigmDesigner2

Как уже было отмечено, интерфейс AnadigmDesigner понятен пользователю на уровне интуиции. Вы можете изменять высоту и ширину программного окна до удобного для вас размера. Для простоты использования активное окно дополнено полным, но не перегруженным набором привычных и хорошо организованных раскрывающихся меню, каждое из которых содержит именно те функции, которые вы ожидаете в нем найти. Несколько тщательно отобранных кнопок-иконок находится на отдельной панели инструментов, которую можно разместить в любом месте на экране.

Компоненты и технологии, № 5'2005

Shortcut

Ctrl+n <— Ctrl+o <— & Ctrl+s <— Я Ctrl+рч— ¿j m -*— ^ e *— ft d-<— « w<— ^

g<— ^

P4— ^

F5-<— b; Ctrl-w <— X none-*— _t F1-«—

Рис. 7

Function

New

Open

Save

Print

Get New CAM Edit / Shift / Move Delete Wires / CAMs Draw Wires

Create Signsl Generator

Create Oscilloscope Probe

Begin Simulation

Download Configuration Data

About

Help

Окно разработки отображается в виде одной или нескольких ПАИС. На рис. 6 изображены внешние выводы (пронумерованные для простоты понимания), ассоциированные с ними элементы ввода/вывода и большая центральная область, где можно разместить модули и соединения. Обратите внимание, что на приведенном рисунке панель инструментов перемещена из ее положения «по умолчанию» (под панелью с раскрывающимися меню) вправо от активного окна. Для этого нужно подвести курсор к панели, нажать левую кнопку мыши и, не отпуская ее, перетащить панель в любое удобное место на экране. Точно так же легко панель инструментов может быть перемещена к любой из трех сторон внутри активного окна.

Кнопки на панели инструментов и их горячие клавиши

При первом запуске AnadigmDesigner2 панель инструментов, на которой собраны наиболее часто используемые функции программного обеспечения, располагается под панелью с раскрывающимися меню. Ввиду того, что эти функции используются очень часто, для большинства из них существуют комбинации клавиш. Более опытные пользователи со временем отказываются от этих кнопок, так как при работе с горячими клавишами затрачивается меньше времени. Панель инструментов можно вообще не отображать на экране (для этого нужно снять отметку напротив в меню View).

На рис. 7 изображена панель инструментов, перемещенная из окна и вытянутая вертикально, а также соответствующие кнопкам горячие клавиши. Составные комбинации клавиш назначены для настраиваемых функций, таких как «Сохранить», «Распечатать» и «Помощь». Отдельные клавиши назначены для наиболее часто используемых функций редактирования — «Режим разводки», «Режим удаления», «Режим редактирования» и «Вставить новый КАМ».

Описание всех пунктов выпадающих меню будет приведено в следующей статье цикла. Отметим, что все меню спроектированы таким образом, чтобы все возможности AnadigmDesigner2 были организованы в интуитивно понятные группы.

Продолжение следует -----------www.finestreet.ru