位移位寄存器的電路設(shè)計(jì)與版圖實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)

1、8位移位寄存器的電路設(shè)計(jì)與版圖實(shí)現(xiàn)摘 要電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，縮寫為EDA，主要是以計(jì)算機(jī)為主要工具，而Tanner EDA則是一種在計(jì)算機(jī)windows平臺(tái)上完成集成電路設(shè)計(jì)的一種軟件，基本包括S-Edit，T-Spice，W-Edit，L-Edit與LVS等子軟件，其S-Edit以及L-Edit為常用軟件，前者主要實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)，后者主要針對(duì)的是已知電路的版圖繪制，而T-Spice主要可實(shí)現(xiàn)電路圖及版圖的仿真，可以用Tanner EDA實(shí)現(xiàn)電路的設(shè)計(jì)布局以及版圖實(shí)現(xiàn)等一系列完整過程。本文用Tanner EDA工具主要設(shè)計(jì)的是8位移位寄存器，移位寄存器主要是用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行和串行之間的轉(zhuǎn)換以及對(duì)數(shù)

2、據(jù)進(jìn)行運(yùn)算或?qū)I(yè)處理的工具，主要結(jié)構(gòu)構(gòu)成是觸發(fā)器，觸發(fā)器是具有儲(chǔ)存功能的，可以用來儲(chǔ)存多進(jìn)制代碼，一般N位寄存器就是由N個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成，移位寄存器工作原理主要是數(shù)據(jù)在其脈沖的作用下實(shí)現(xiàn)左移或者右移的效果，輸入輸出的方式表現(xiàn)為串行及并行自由組合，本設(shè)計(jì)就是在Tanner EDA的軟件平臺(tái)上進(jìn)行對(duì)8位移位寄存器的電路設(shè)計(jì)仿真，再根據(jù)電路圖在專門的L-Edit平臺(tái)上完成此電路的版圖實(shí)現(xiàn)，直至完成的結(jié)果和預(yù)期結(jié)果保持一致。關(guān)鍵詞：Tanner EDA；L-Edit；移位寄存器，S-Edit8 bits shift register circuit design and layoutAbstractEle

3、ctronic design automation,referred to as EDA,it is based on computers as the main tool,and Tanner EDA is a kind of software that complete the integrated circuit design on Windows platforms.Its Sub-Softwares include S-Edit，T-Spice，W-Edit，L-Edit and LVS and so on.S-Edit and L-Edit are commonly used so

4、ftware,S-Edit is primarily designed to achieve circuit,the latter is aimed primarily known circuit layout drawing,T-Spice can achieve schematic and layout simulation.We can achieve layout of the circuit design and a series of complete process layout used Tanner EDA tools.In this paper, Tanner EDA to

5、ols are mainly designed an 8-bit shift register.The shift register is mainly used for data conversion between parallel and serial, and the data processing tool operation or professional,its main structure is the trigger composition,flip-flop is a storage function,it can be used to store more hexadec

6、imal code,In general N-bits register is composed of N trigger.Working principle of the shift register data under the action of the pulse, mainly the effect of the shift to the left or right,input and output of the way of serial and parallel free combination.This design is in Tanner on the EDA softwa

7、re platform to 8 bits shift register circuit design and simulation,then according to the circuit diagram on special L - Edit platform to complete the circuit layout implementation,until the finish is consistent with the results and expected results. Keywords：Tanner EDA；L-Edit；Shift register，S-Edit目

8、錄1 前言11.1 課題的背景和目的11.2 課題的設(shè)計(jì)內(nèi)容12 設(shè)計(jì)軟件簡(jiǎn)介22.1 EDA技術(shù)的介紹22.2 Tanner EDA Tools的簡(jiǎn)述22.3 Tanner軟件的組成及發(fā)展32.3.1 Tanner的設(shè)計(jì)流程42.3.2 Tanner軟件的發(fā)展52.3.3 L-Edit軟件的介紹62.4 8位移位寄存器的工作原理和設(shè)計(jì)要求92.4.1 工作原理92.4.2 電路結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)113 8位移位寄存器的電路設(shè)計(jì)與版圖實(shí)現(xiàn)過程133.1 各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)與仿真133.1.1 帶復(fù)位端D觸發(fā)器的設(shè)計(jì)與版圖實(shí)現(xiàn)133.1.2 與或非門的設(shè)計(jì)與版圖實(shí)現(xiàn)163.2 8位移位寄存器的電路設(shè)計(jì)與版圖

9、實(shí)現(xiàn)173.2.1 8位移位寄存器的電路結(jié)構(gòu)173.2.2 8位移位寄存器的版圖實(shí)現(xiàn)183.2.3 LVS對(duì)比204 結(jié)束語21參考文獻(xiàn)221 前言1.1 課題的背景和目的隨著科技的進(jìn)步，近幾個(gè)世紀(jì)寄存器技術(shù)不斷成熟，在數(shù)字電路中，寄存器已經(jīng)是一個(gè)經(jīng)常被提出的概念，它主要指的是用來存放二進(jìn)制數(shù)據(jù)或者代碼的電路。由于工作原理以及功能的不同，寄存器又被人們劃分成為基本寄存器和移位寄存器。前者最主要的辨識(shí)方式就是它只能采用并行的方式來進(jìn)行送入數(shù)據(jù)的過程，而我們常說的移位寄存器則主要作用則是集中在讓其所儲(chǔ)存的N位制代碼在它產(chǎn)生的移動(dòng)脈沖的作用下產(chǎn)生依次位移上面。移位寄存器一般都是用二進(jìn)制的形式來保存數(shù)

10、據(jù)。掌握基本的電路設(shè)計(jì)知識(shí)是電科專業(yè)學(xué)生最應(yīng)該具備的基礎(chǔ)，利用所學(xué)Tanner EDA軟件技術(shù)知識(shí)解決各種電路設(shè)計(jì)以及版圖設(shè)計(jì)更是將所學(xué)和實(shí)踐融會(huì)貫通1。目前，基于Tanner EDA技術(shù)的電路設(shè)計(jì)已經(jīng)在該領(lǐng)域中取得了較為突破的發(fā)展，主要是借助了L-Edit等軟件的強(qiáng)大功能以及傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)及電路知識(shí)，在軟件平臺(tái)上成功實(shí)現(xiàn)8位移位寄存器的電路設(shè)計(jì)以及版圖實(shí)現(xiàn)。1.2 課題的設(shè)計(jì)內(nèi)容1.根據(jù)8位移位寄存器的工作原理分析其電路結(jié)構(gòu)，初步完成電路設(shè)計(jì)。2，在Tanner EDA中的S-Edit軟件平臺(tái)上調(diào)用各種電路元件符號(hào)繪制出其電路圖，并對(duì)繪制出來的電路圖進(jìn)行仿真得出輸入及輸出波形。3.在L-edit

11、平臺(tái)上進(jìn)行寄存器的版圖設(shè)計(jì)并對(duì)繪制出的版圖進(jìn)行仿真。4，對(duì)仿真出的輸入及輸出波形圖進(jìn)行分析，觀察是否與預(yù)期結(jié)果相同，完成課題設(shè)計(jì)。2 設(shè)計(jì)軟件簡(jiǎn)介2.1 EDA技術(shù)的介紹現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的核心是EDA(Electronic Design Automation)技術(shù)2。EDA技術(shù)是依賴功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，在EDA工具軟件平臺(tái)上，對(duì)以硬件描述語言HDL(hardware description language)為系統(tǒng)邏輯描述手段完成的設(shè)計(jì)文件，自動(dòng)地完成邏輯編譯、邏輯化簡(jiǎn)、邏輯綜合、結(jié)構(gòu)綜合(布局布線)，以及邏輯優(yōu)化和仿真測(cè)試，直至實(shí)現(xiàn)既定的電子線路系統(tǒng)功能3。EDA技術(shù)使得設(shè)計(jì)者的工作僅限于利用

12、軟件方式，即利用硬件描述語言和EDA軟件來完成對(duì)系統(tǒng)硬件功能的實(shí)現(xiàn)2。EDA技術(shù)在硬件實(shí)現(xiàn)方面融合了大規(guī)模集成電路制造技術(shù)、IC版圖設(shè)計(jì)技術(shù)、ASIC測(cè)試和封裝技術(shù)、FPGA/CPLD編程下載技術(shù)、自動(dòng)測(cè)試技術(shù)等；在計(jì)算機(jī)輔助工程方面融合了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT)、計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)技術(shù)以及多種計(jì)算機(jī)語言的設(shè)計(jì)概念；而在現(xiàn)代電子學(xué)方面則容納了更多的內(nèi)容，如電子線路設(shè)計(jì)理論、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、數(shù)字系統(tǒng)建模和優(yōu)化技術(shù)及長(zhǎng)線技術(shù)理論等。因此EDA技術(shù)為現(xiàn)代電子理論和設(shè)計(jì)的表達(dá)與實(shí)現(xiàn)提供了可能性3。在現(xiàn)代技術(shù)的所有領(lǐng)域中，得以飛速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)

13、多為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，而非自動(dòng)化設(shè)計(jì)。不難解釋，EDA技術(shù)已不是某一學(xué)科的分支，或某種新的技能技術(shù)，它應(yīng)是一門綜合性學(xué)科。它融合多學(xué)科于一體，又滲透于各學(xué)科之中，打破了軟硬件之間的堡壘，是計(jì)算機(jī)的軟件技術(shù)與硬件實(shí)現(xiàn)、設(shè)計(jì)效率和產(chǎn)品性能合二為一，它代表了電子設(shè)計(jì)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展方向4。2.2 Tanner EDA Tools的簡(jiǎn)述Tanner Research 公司在windows平臺(tái)的基礎(chǔ)之中開發(fā)了一種主要被用在集成電路設(shè)計(jì)過程中的工具軟件，這款軟件便是Tanner集成電路設(shè)計(jì)軟件，這種Tanner集成電路設(shè)計(jì)軟件的功能非常明顯并且得到了集成電路學(xué)界的很快認(rèn)可和利用，容易掌握也容易使用，它主

14、要包括了常用的電路繪制軟件S-Edit以及版圖繪制軟件L-Edit軟件，另外還包括T-Spice，W-Edit，與LVS等設(shè)計(jì)平臺(tái)，這些平臺(tái)基本上可以囊括了從電路的初步設(shè)計(jì)一直到分析改善模擬結(jié)果以及電路的布局等電路設(shè)計(jì)全過程，它所包括的L-edit是一款非常熱門且專業(yè)的電路版圖編輯器，無論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外都得到非常廣泛的應(yīng)用，知名度非常高5。由Tanner EDA軟件公司開發(fā)的一種可以進(jìn)行IC設(shè)計(jì)以及對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證的軟件系統(tǒng)模塊便是L-Edit Pro，效率以及性能等方面都具有超高的優(yōu)越性，并且最顯著的特點(diǎn)是交互式，從IC初步設(shè)計(jì)一直到最終輸出以及最后的加工都被包含在這種軟件模塊強(qiáng)大且完整的功能之

15、中，其優(yōu)異的性能已經(jīng)可以和國(guó)外盛名的百萬美元級(jí)別的IC設(shè)計(jì)軟件相提并論。L-Edit Pro主要包含的模塊有：IC設(shè)計(jì)編輯器、自動(dòng)布線系統(tǒng)、DRC規(guī)則檢查器、組件提取器以及設(shè)計(jì)布局與電路netlist的比較器等，這些專業(yè)性以及針對(duì)性能較強(qiáng)的模塊給一個(gè)完整的IC世紀(jì)以及驗(yàn)證都提供了極大的便利，使其解決變得容易許多，而且由于 L-Edit Pro的功能的完善性，IC設(shè)計(jì)者以及生產(chǎn)商家們得到了更為快速簡(jiǎn)便且不影響其精確性的設(shè)計(jì)系統(tǒng)5。2.3 Tanner軟件的組成及發(fā)展Tanner EDA軟件平臺(tái)主要組成部分有S-edit, T-spice, L-edit, W-edit 和LVS，這些部分都涉及在

16、一個(gè)完整的電路設(shè)計(jì)以及版圖實(shí)現(xiàn)的過程中，其中各個(gè)部分的功能不盡相同，分工極為明確，Sedit的主要功能就是編輯初步設(shè)計(jì)好的電路圖，主要方法是提取利用軟件中所包含的電路元件符號(hào)來繪制符合設(shè)計(jì)的電路圖，Tspice主要是對(duì)電路進(jìn)行分析以及模擬，以便電路設(shè)計(jì)的過程更加嚴(yán)謹(jǐn)和正確，Wedit主要是用來顯示出在T-Spice軟件中電路模擬出來的最終結(jié)果，方便和預(yù)期進(jìn)行比較，方便改正和顯示不足和缺陷，Ledit的主要作用是對(duì)電路的版圖布局圖進(jìn)行編輯并且進(jìn)行自動(dòng)的配置和繞線，此外，L-Edit還可以進(jìn)行對(duì)編輯好的版圖進(jìn)行觀察以及電路轉(zhuǎn)換的過程，LVS則主要是用來比較電路圖和布局圖的6。2.3.1 Tanne

17、r的設(shè)計(jì)流程用Tanner EDA tools來對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)的一般流程遵循以下步驟：首先把你要設(shè)計(jì)的電路在S-Edit上面編輯出來符合設(shè)計(jì)的電路圖，然后可以輸出Spice文件，spice文件主要是由T-Spice進(jìn)行電路圖的模擬輸出，如果模擬結(jié)果是正確的便可以在L-Edit上進(jìn)行電路布局圖的設(shè)計(jì)了，但是如果模擬出來的結(jié)果是有錯(cuò)誤存在的，那就必須要回到S-Edit上對(duì)電路圖進(jìn)行檢查。在L-Edit上繪制版圖的時(shí)候必須要用到DRC規(guī)則檢查的功能以確保繪制的版圖不存在任何違反設(shè)計(jì)規(guī)則的錯(cuò)誤，如果DRC規(guī)則檢查出現(xiàn)錯(cuò)誤可以根據(jù)檢查提示對(duì)布局圖進(jìn)行修改直至無誤，將無誤的布局圖轉(zhuǎn)換成為Spice文件，運(yùn)

18、用T-Spice的共恩呢該進(jìn)行模擬，確保布局圖無誤。這之后可以利用Tanner EDA另一種軟件-LVS將又電路圖輸出得到的Spice文件和版圖轉(zhuǎn)換而成的Spice文件進(jìn)行最后的對(duì)比，如果對(duì)比發(fā)現(xiàn)結(jié)果是相吻合的，那么設(shè)計(jì)好的版圖就要輸出成為GDSII文件類型，如果對(duì)比結(jié)果不相吻合，那么就要回到L-Edit或者S-Edit的界面對(duì)電路圖或者布局版圖進(jìn)行修改，直到最后驗(yàn)證沒有錯(cuò)誤。其主要流程圖如下圖所示：圖1上述流程圖中的Spice文件是Simulation Program with integrated circuit Emphasis的簡(jiǎn)稱，Spice是一種在電路設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常用到的一種分析程

19、序，主要作用是對(duì)電路的各種特性進(jìn)行專業(yè)性的分析甚至是模擬，追溯其發(fā)展已有三十多年的歷史了，它是由美國(guó)加州大學(xué)分校首先提出的概念程序，這種程序可以代替一系列電子實(shí)驗(yàn)室的功能進(jìn)而來設(shè)計(jì)一些比較復(fù)雜的電路和系統(tǒng)，這種功能主要是由Spice語言的元器件模型的精度高決定的。2.3.2 Tanner軟件的發(fā)展利用計(jì)算集成電路自動(dòng)設(shè)計(jì)工具軟件 L-EDIT 實(shí)現(xiàn)移相掩模圖形布局設(shè)計(jì)及交互式圖形編輯。Tanner Research,Inc.開發(fā)的一種很優(yōu)秀的集成電路設(shè)計(jì)工具軟件，最大的特點(diǎn)是可用于任何個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC機(jī))、它不僅具有強(qiáng)大的集成電路設(shè)計(jì)、模擬驗(yàn)證、版圖編輯和自動(dòng)布局布線等功能，而且圖形處理速度快

20、、編輯功能強(qiáng)、通俗易學(xué)、使用方便，很實(shí)用于任何個(gè)人進(jìn)行集成電路設(shè)計(jì)或其它微細(xì)圖形加工的版圖設(shè)計(jì)工作。早期Tanner EDA Tools是一種可以運(yùn)行于PC-DOS或MS-DOS操作系統(tǒng)的IBM PC及其兼容機(jī)的交互式集成電路版圖設(shè)計(jì)工具軟件包，通過十多年的擴(kuò)充、改進(jìn)，幾乎每年都有一種新的修改版，到目前已經(jīng)推出到1988-2002 Tanner EDA 版本，其強(qiáng)大的EDA功能不比SUN 工作站上運(yùn)行的Cadence設(shè)計(jì)軟件遜色，可以用來完成任何復(fù)雜度的IC設(shè)計(jì)，但它卻能夠運(yùn)行于任何微機(jī)上的Windows操作系統(tǒng)平臺(tái)上，為設(shè)計(jì)軟件的普及、推廣、應(yīng)用創(chuàng)造了非常有利的條件6。整個(gè)設(shè)計(jì)工具大體上可以

21、歸納為兩大部分，即以S-Edit為核心的集成電路設(shè)計(jì)、模擬、驗(yàn)證模塊和以L-Edit為核心的集成電路版圖編輯與自動(dòng)布圖布線模塊。前者包括電路圖編輯器S-Edit、電路模擬器T-Spice和高級(jí)模型軟件、波形編輯器W-Edit、Net Tran網(wǎng)表轉(zhuǎn)換器、門電路模擬器GateSim以及工藝映射庫、符合庫SchemLib、Spice元件庫等軟件包，構(gòu)成一個(gè)完整的集成電路設(shè)計(jì)、模擬、驗(yàn)證體系，每個(gè)模塊互相關(guān)聯(lián)又相對(duì)獨(dú)立，其中S-Edit可以把設(shè)計(jì)的電路圖轉(zhuǎn)換成SPICE，VHDL，EDIF和TPR等網(wǎng)表文件輸出，提供模擬或自動(dòng)布圖布線。后者則是包括集成電路版圖編輯器L-Edit和用于版圖檢查的網(wǎng)表比

22、較器LVS等模塊，L-Edit本身又嵌入設(shè)計(jì)規(guī)則檢查DRC、提供用戶二次開發(fā)用的編輯界面UPI、標(biāo)準(zhǔn)版圖單元庫及自動(dòng)布圖布線SPR、器件剖面觀察器Cross Section Viewer、版圖的SPICE網(wǎng)表和版圖參數(shù)提取器Extract(LPE)等等，網(wǎng)表比較器LVS則用于把由L-Edit生成的版圖反向提取的SPC網(wǎng)表和由S-Edit設(shè)計(jì)的邏輯電路圖輸出的SPC網(wǎng)表進(jìn)行比較實(shí)現(xiàn)版圖檢查、對(duì)照分析。L-Edit 除了擁有自己的中間圖形數(shù)據(jù)格式（TDB格式）外，還提供了兩種最常用的集成電路版圖數(shù)據(jù)傳遞格式（CIF格式和GDSII格式）的輸入、輸出功能，可以非常方便地在不同的集成電路設(shè)計(jì)軟件之間交

23、換圖形數(shù)據(jù) 文件或把圖形數(shù)據(jù)文件傳遞給光掩模制造系統(tǒng)。還要特別提到的是在國(guó)內(nèi)已具有很高成電路版圖知名度的集編輯器L-Edit（Layout Editor）7。L-Edit是整個(gè)Tanner EDA Tools 的基礎(chǔ)，目前Tanner集成電路設(shè)計(jì)工具軟件就是在1988年開發(fā)的最早版本交互式圖形編輯軟件L-Edit的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展、完善起來的。首先是經(jīng)過以V2.00到V4.00系列為代表的純 DOS版本軟件，后來開發(fā)了以V5.00為代表的 DOS版本，可在Windows下調(diào)用，進(jìn)而又開發(fā)了以V6.00為代表的WIN3X版本，隨著微軟的各種Windows版本的相繼出現(xiàn)，Tanner Researc

24、h也相繼推出了V7.00和V8.00系列產(chǎn)品，其中有代表性的是1998年推出的V7.50 、2000年推出的V8.30、2002年推出的V8.50及2003年又推出9.0和10.0幾種版本。L-Edit V7.50是一個(gè)很典型的版本，具有非常友好的Windows界面和方便的繪圖能力，增加了以往版本不具有的任意扇區(qū)和圓環(huán)繪制功能和參考標(biāo)尺生成器，具有直接調(diào)用 SPR和DRC及TXT的按鈕，而且還提供了為圖形編輯器進(jìn)行二次開發(fā)的用戶編輯界面UPI，用戶可以自行開發(fā)更加復(fù)雜的圖形編輯功能，極大地?cái)U(kuò)展了L-Edit的能力和靈活性。L-Edit V8.30 版本又突破以往只有256色的限制，實(shí)現(xiàn)了真彩色

25、表現(xiàn)的能力，上下層圖形可以實(shí)現(xiàn)透明顯示，并且進(jìn)一步完善了多層布線功能。2.3.3 L-Edit軟件的介紹L-Edit是Tanner Tools Pro工具軟件中的一個(gè)軟件包可以在同一窗口中進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查、網(wǎng)表提取、標(biāo)準(zhǔn)單元自動(dòng)布局與連線等工作。配合在S-Edit中建立的相應(yīng)電路可以在Tanner Tools Pro提供的另一個(gè)工具LVS完成布局與電路的比對(duì)。L-Edit的窗口包括標(biāo)題欄、工具欄、位臵顯示區(qū)、鼠標(biāo)功能說明、狀態(tài)欄、繪圖區(qū)等項(xiàng)目。還有層的定義區(qū)用以定義現(xiàn)在要進(jìn)行繪制和編輯的層。在進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)之前，首先要設(shè)定設(shè)計(jì)文件的數(shù)據(jù)如調(diào)色板、應(yīng)用、設(shè)計(jì)、圖層、特殊圖層、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查

26、、標(biāo)準(zhǔn)單元庫自動(dòng)布局與連線8。 “Paste To Cursor”選項(xiàng)表示將剪貼板上的圖形粘貼到鼠標(biāo)指針上，選中該選項(xiàng)后在粘貼對(duì)象時(shí)，被復(fù)制的對(duì)象會(huì)跟隨光標(biāo)指針出現(xiàn)在繪圖區(qū)并隨光標(biāo)一起移動(dòng)，點(diǎn)擊鼠標(biāo)的任何鍵時(shí)被復(fù)制的對(duì)象固定到繪圖區(qū)。在粘貼到繪圖區(qū)之前還可以對(duì)該對(duì)象進(jìn)行水平、垂直、鏡像與旋轉(zhuǎn)操作，“Auto-Panning”選項(xiàng)用于自動(dòng)平移窗口，選中該選項(xiàng)后，在執(zhí)行Draw繪圖、Move移動(dòng)或Edit編輯操作時(shí)當(dāng)鼠標(biāo)指針碰到繪圖窗口邊緣時(shí)，L-Edit將自動(dòng)平移窗口。下圖為應(yīng)用設(shè)置對(duì)話框：圖2建立新的單元，執(zhí)行Cell/ New子命令彈出新建單元對(duì)話框，如圖所示。依對(duì)話框要求輸入新單元的名稱、

27、作者、機(jī)構(gòu)名稱與單元的相關(guān)信息。選中“Open in new window”選項(xiàng)表示新單元將在新窗口中打開，否則新單元在當(dāng)前窗口打開窗口中已打開的窗口被關(guān)閉。然后點(diǎn)擊OK按鈕新單元被創(chuàng)建。圖3用L-Edit進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是繪制對(duì)象，繪圖對(duì)象包括幾何圖形、例化體、端口和標(biāo)尺等。繪制的基本步驟是：選擇圖層、激活繪圖工具、進(jìn)行繪制。L-Edit提供的幾何圖形繪圖工具包括長(zhǎng)方形、多邊形、線、圓、扇形和環(huán)扇等。L-Edit繪制版圖時(shí)連線的寬度、端點(diǎn)和頂點(diǎn)外形由當(dāng)前圖層的默認(rèn)連線樣式?jīng)Q定。在圖層設(shè)臵對(duì)話框的General標(biāo)簽頁中設(shè)定。下圖為端口設(shè)置對(duì)話框：圖4用L-edit進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)的概念：版圖

28、設(shè)計(jì)是創(chuàng)建器件或者系統(tǒng)的工程制圖的物理描述過程，而這一物理描述遵守有制造工藝、設(shè)計(jì)流程以及通過仿真顯示為可行的性能要求所帶來的一系列約束。 2.4 8位移位寄存器的工作原理和設(shè)計(jì)要求 工作原理移位寄存器的作用不僅局限于能夠寄存數(shù)碼，而且它還具有移位的功能。移位功能是所學(xué)的數(shù)字系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)之中的一個(gè)非?；厩抑匾墓δ?，比如我們計(jì)算二進(jìn)制數(shù)據(jù)乘以2的時(shí)候就可以利用這個(gè)功能將這個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)左移一位來實(shí)現(xiàn)，而一般二進(jìn)制數(shù)據(jù)除以2的運(yùn)算則可以通過右移的功能來實(shí)現(xiàn)9。用一個(gè)多位雙向移位寄存器為例，它主要是由N個(gè)與或非門來構(gòu)成的N個(gè)二選一的數(shù)據(jù)選擇器，將左移和右移移位寄存器組合在一起就構(gòu)成了多位雙向移

29、位寄存器了，當(dāng)移位方向的控制信號(hào)為1的時(shí)候，右移輸入的與門就會(huì)自動(dòng)打開，左邊的觸發(fā)器經(jīng)過與或非門的作用就會(huì)發(fā)生反向，然后再加到相鄰的觸發(fā)器的輸入端，這樣發(fā)生依次右移，反之當(dāng)控制信號(hào)為0的時(shí)候，就會(huì)發(fā)生左移的效果，這便是雙向移位寄存器的工作過程。 移位寄存器是一般都是基本的同步時(shí)序電路，一個(gè)基本的移位寄存器可以將數(shù)據(jù)的串并行自由轉(zhuǎn)換，并且可以進(jìn)行數(shù)值的基本運(yùn)算以及一些基本數(shù)據(jù)的處理的功能，在8位移位寄存器的設(shè)計(jì)過程中，我們規(guī)定寄存器之中的數(shù)據(jù)從低位觸發(fā)器向高位觸發(fā)器移動(dòng)的過程為右移過程，反之則稱為左移。現(xiàn)在的很多設(shè)計(jì)過程中，一般為了將設(shè)計(jì)的邏輯功能進(jìn)一步擴(kuò)展并且能夠更加靈活地使用，很多雙向移位寄

30、存器的集成電路產(chǎn)品都會(huì)在原本的基礎(chǔ)上附加并行輸入以及并行輸出等功能，下圖所示是以上所說的幾種工作模式的簡(jiǎn)化示意圖。圖5下圖是一種可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保持以及左右移動(dòng)，數(shù)據(jù)輸入輸出并行的效果的基本電路實(shí)現(xiàn)方案，mFF是一個(gè)D觸發(fā)器，是N位移位寄存器中的一個(gè)主要構(gòu)成部分，在這個(gè)D觸發(fā)器的輸入端插入四選一的數(shù)據(jù)選擇器的話，再用一個(gè)兩位的編碼器輸入10ss，以此來控制這個(gè)數(shù)據(jù)選擇器，然后來選擇D觸發(fā)器的信號(hào)來源，當(dāng)編碼輸入為100ss的時(shí)候，只要選擇D觸發(fā)器原本就會(huì)輸出的mq，這個(gè)時(shí)候的次態(tài)勢(shì)1mnn mm QDQ，并且使觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變，當(dāng)編碼輸入100,1SS的時(shí)候，D觸發(fā)器的輸出就會(huì)被選中，所以當(dāng)

31、脈沖上升沿到達(dá)的時(shí)候，D觸發(fā)器就會(huì)將原先觸發(fā)器的邏輯值存起來，這個(gè)時(shí)候?qū)崿F(xiàn)的就是多位移位寄存器的右移功能，類似的情況，當(dāng)編碼輸入101,0SS的時(shí)候，mMUX選擇1mQ，多位移位寄存器實(shí)現(xiàn)的就是左移功能；而當(dāng)輸入101SS的時(shí)候，被選中的則是并行輸入數(shù)據(jù)mDI，這個(gè)數(shù)據(jù)的次態(tài)是1nmmQDI，因此完成的是多位移位寄存器的并行數(shù)據(jù)的置入功能。圖6 電路結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)下圖是一個(gè)8位雙向移位寄存器，它是由8個(gè)4選1數(shù)據(jù)選擇器以及8個(gè)具有異步清零作用的D觸發(fā)器組成。這些數(shù)據(jù)選擇器的每個(gè)編碼端10SS都對(duì)應(yīng)地連接在一起，然后實(shí)現(xiàn)選擇觸發(fā)器信號(hào)數(shù)據(jù)的來處的作用。D觸發(fā)器的終端連接在一起，清零端連接在一起，這樣

32、就可以保證D觸發(fā)器在級(jí)聯(lián)的情況下保持同步，同時(shí)能夠?qū)Σ⑿休敵龅臄?shù)據(jù)進(jìn)行清零。此外，D觸發(fā)器最顯著的特點(diǎn)就是每個(gè)輸出對(duì)應(yīng)一個(gè)并行輸入。是右移串行數(shù)據(jù)輸入端稱為Dsr，是左移串行數(shù)據(jù)輸入端成為Dsl，分別對(duì)應(yīng)接在D觸發(fā)器最低有效位對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)選擇器和最高有效位對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)選擇器。圖7分析電路圖，可得此8位雙向移位寄存器的真值表：圖83 8位移位寄存器的電路設(shè)計(jì)與版圖實(shí)現(xiàn)過程3.1 各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)與仿真 帶復(fù)位端D觸發(fā)器的設(shè)計(jì)與版圖實(shí)現(xiàn)構(gòu)成時(shí)序邏輯電路必須要具備的邏輯器件就是觸發(fā)器，0狀態(tài)和1狀態(tài)是觸發(fā)器的兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)；兩個(gè)狀態(tài)可以在外界存在信號(hào)的作用下相互轉(zhuǎn)換，如果外界沒有任何信號(hào)存在，狀態(tài)是保持不變

33、的。所以，一般可以用觸發(fā)器當(dāng)作二進(jìn)制存儲(chǔ)單元使用。觸發(fā)器的分類主要根據(jù)功能的不同而不同，常見的有觸發(fā)器、觸發(fā)器、D觸發(fā)器等。一個(gè)觸發(fā)器通?？梢詢?chǔ)存一位數(shù)據(jù)，如果想要多位數(shù)據(jù)的話，可以將多個(gè)觸發(fā)器連接在一起，可以用來表示時(shí)序器的狀態(tài)、計(jì)數(shù)器的值、電腦記憶體中的ASCII碼或其他資料10。D觸發(fā)器的工作原理：作為一種用時(shí)鐘來控制的記憶性器件，它具有控制輸入訊號(hào)的功能，簡(jiǎn)稱CLOCK，這種訊號(hào)只有在特定的時(shí)刻才可以根據(jù)輸入的訊號(hào)情況來改變輸出狀態(tài)。移位寄存器的主要結(jié)構(gòu)是D觸發(fā)器，所以首先要明確D觸發(fā)器的電路圖然后在Tanner EDA軟件平臺(tái)上對(duì)其進(jìn)行繪制以及仿真。下圖為帶復(fù)位端D觸發(fā)器的電路原理圖

34、：圖9在L-Edit平臺(tái)上繪制出帶復(fù)位端D觸發(fā)器的版圖如下圖所示：圖10將D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成Spice文件，如下圖：圖11T-Spice模擬：圖12對(duì)版圖進(jìn)行仿真得出如下圖所示的輸入輸出波形：圖133.1.2 與或非門的設(shè)計(jì)與版圖實(shí)現(xiàn)一般的移位寄存器電路結(jié)構(gòu)還有一個(gè)不可忽視的組成部分，那就是與或非門，將兩個(gè)與門以及一個(gè)或門一個(gè)非門組合起來便是與或非門，邏輯符號(hào)是與或非門的真值表如下圖所示：圖14與或非門的電路原理圖如下圖所示：圖15根據(jù)此電路圖在L-Edit平臺(tái)上繪制出與或非門的版圖，如下圖：圖163.2 8位移位寄存器的電路設(shè)計(jì)與版圖實(shí)現(xiàn)3.2.1 8位移位寄存器的電路結(jié)構(gòu)為了方便按照一步步來繪

35、制電路圖，可以將8位移位寄存器分成多個(gè)模塊構(gòu)建而成，只要將每個(gè)模塊在S-Edit上繪制出來，再將每個(gè)部分的輸入輸出端連接起來，就能夠完成最后8位移位寄存器的最終電路圖。組成8位移位寄存器的主要部分如下圖所示：圖178位移位寄存器的符號(hào)圖如下圖所示：圖18點(diǎn)擊Spice進(jìn)行運(yùn)行得出輸出波形圖如下：3.2.2 8位移位寄存器的版圖實(shí)現(xiàn)對(duì)照上面的線路圖在L-Edit上繪制出準(zhǔn)確無誤的8位移位寄存器的版圖，DRC檢查無誤時(shí)，如下圖所示：圖19版圖檢查無誤，將其轉(zhuǎn)換成為Spice文件進(jìn)行仿真，最后得出輸出輸入波形圖如下：圖203.2.3 LVS對(duì)比LVS對(duì)比主要指的是將用L-Edit生成的版圖提取出來的信息以及由S-Edit設(shè)計(jì)出來的邏輯電路圖輸出來的信息進(jìn)行對(duì)比檢查，最后得出如下圖的結(jié)果：圖21由此可知，電路圖和半路圖對(duì)等。4 結(jié)束語本次我的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要就是設(shè)計(jì)一個(gè)8位移位寄存器的電路以及繪制