CAD-Tool für Asynchrones Prototyping im FPGA

Betreuer: M.Sc. Florian Deeg

Vortragender: Johannes Quinger

Problemstellung: Bei asynchronen Schaltungen können sich im Vergleich zu synchronen Schaltungen verschiedene Fehlermöglichkeiten, wie beispielsweise Hazards und Races, kritisch auswirken. Zur Verhinderung der Fehler sind deshalb beim asynchronen Design andere Entwurfsmethoden notwendig. Diese Methoden sind jedoch nicht gängige Praxis und es fehlen vor allem die dazu passenden CAD-Tools. Um einen Prototypen einer integrierten Schaltung zur Validierung zu realisieren, können FPGAs verwendet werden. Gängige FPGAs sind jedoch für synchrone Schaltungen ausgelegt und die entsprechende Software zur Programmierung der Hardware kann meist nicht für ein asynchrones Design hergenommen werden. Das Open-Source Tool SymbiFlow stellt eine Alternative zu diesen Programmen dar. Das Tool ist jedoch ebenfalls auf synchrones Design spezialisiert.

Problemlösung: Mit Hilfe von SymbiFlow sollen Schaltungen entworfen werden. Dabei ist es wichtig zu verstehen wie SymbiFlow aufgebaut ist und funktioniert. Darauf aufbauend soll ein CAD Tool erstellt werden, mit dem eine Struktur aus Look-up Tables (LUT) in eine Verilog Datei strukturtreu überführt werden kann. Anschließend kann SymbiFlow verwendet werden, um daraus den passenden Bitstream zu erzeugen.

Durchführung:

Die Durchführung ist in vier Teilen geplant:

• Einarbeitung in die Theorie (LUT, Verbindung von Blöcken, FPGA, SymbiFlow)
• Entwicklung von Teilprogrammen
• Entwicklung eines CAD-Tools zur Erstellung der LUT in Verilog
• Strukturtreue Realisierung einer Beispielschaltung im FPGA

Termin: 03.02.2022