In this thesis, the design process from an RTL model to a prototype
board is provided and evaluated instancing the Barracuda project. The focus is
on practical work realizing the project.
The thesis describes the basic steps and results at RTL-level, FPGA-level and
Board-level.
The first section of each chapter gives an introduction describing the
theoretical background, considering the context and the boundaries of this
design step.
The second section gives coarse design decisions, experiences, results and some
examples e.g. of preparing modules in Verilog RTL Code for FPGA emulation.
Third, design alternatives are described and evaluated.
Nowadays, designing with hardware description languages (HDL) similar to
programming languages are basic for digital circuit design especially for
complex projects. Because the Barracuda project was in an early stage, modules
from an old project had to be used. Throughout the work it turned out, that the
new developed Barracuda modules will strongly change in size and number of pins
which are the limitating factors for board development.
The prospect of mills of design changes, that impact the complete design flow,
has motivated the designer to develop a generic PCB design environment, that
completely automatizes the transformation of the design from RTL level to board
level. This novel approach is proposed and compared against conventional design
methods. Next, the conventional approach --manual Schematic Entry-- and the
novel approach --Script based Design Entry-- are combined to yield more
flexibility and precision exceeding the capabilities of either approach alone. A
tutorial is presented introducing the basic syntax and functionality of the
developed tool. The strong performance of the script based method is
demonstrated on the Barracuda ProtoBoard.
In addition to the results of the project, a documentation of the PCB design
tool, developed in the course of this project, is provided.
In dieser Arbeit wird der Design Prozess von RTL-Ebene auf Board-Ebene
am Beispiel des Barracuda Projektes wiedergegeben und bewertet. Diese Arbeit
konzentriert sich auf die praktische Umsetzung des Projektes.
Die Diplomarbeit beschreibt die grundlegenden Schritte und Ergebnisse auf
RTL-Ebene, FPGA-Ebene und Board-Ebene.
Der erste Abschnitt jedes Kapitels gibt eine Einführung und beschreibt den
theoretischen Hintergrund sowie die Rahmenbedingungen des jeweiligen
Projekt-Abschnitts.
Der zweite Abschnitt vermittelt jeweils grundlegende Designschritte,
Erfahrungen, Ergebnisse und einige Beispiele, z.B. wie Module in Verilog RTL
code für die FPGA Emulation vorbereitet werden.
Im dritten Abschnitt werden jeweils Design Alternativen beschrieben und bewertet.
Heute sind Hardware Beschreibungssprachen (HDL), die Programmiersprachen
ähneln, die Grundlage für die Entwicklung von digitalen Schaltkreisen, besonders
für komplexe Projekte. Da sich das Barracuda Projekt in einem frühen
Projektstadium befand, mussten Module von einem älteren Projekt verwendet
werden. Im Verlauf dieser Arbeit wurde offensichtlich, dass sich die Barracuda
Module stark hinsichtlich Größe und der Anzahl an Pins ändern werden.
Die Aussicht, einer Vielzahl von Design-Änderungen, die das gesamte Projekt
betreffen, hat den Entwickler motiviert, eine generische Entwicklungsumgebung zu
schaffen, welche die Überführung von RTL source code auf ein PCB design
vollständig automatisiert. Dieser neue Ansatz wird vorgestellt und mit
konventionellen Design Methoden verglichen. Danach wird der konventionelle
Ansatz --manuelle Schaltplan Eingabe-- und der neue Ansatz --script basierte
Schaltplan Eingabe-- kombiniert, um eine Flexibilität und Genauigkeit zu
erreichen, welche die Möglichkeiten eines einzelnen Ansatzes übersteigt. Es
wird ein Tutorial angeboten, dass eine Einführung in die grundlegende Syntax und
Funktionalität dieses Designtools gibt. Die große Leistungsfähigkeit der
script-basierten Methode wird am Barracuda Prototype Board demonstriert.
Zusätzlich zu den Ergebnissen des Projektes enthält diese Arbeit eine
Dokumentation des PCBdesign tools, dass im Verlauf dieses Projektes entwickelt wurde.