超聲熱量測量ASIC的芯片級驗證.pdf

1、為適應可持續(xù)發(fā)展的需要,節(jié)能問題日益成為科學研究的熱門課題。熱量計量裝置被越來越廣泛地應用于供熱系統(tǒng),該裝置可以較準確的測量系統(tǒng)中的熱量消耗。我國傳統(tǒng)的熱量計量表多屬于機械式熱量表,自身存在較多問題。為克服機械熱量表的種種缺陷,基于超聲波技術的熱量測量儀應運而生。
　　 超聲熱量測量儀的計量精度高、使用方便、易于數(shù)字化管理。近年來,隨著電子技術的發(fā)展,電子元器件的成本大幅度下降,使得超聲波流量儀表的制造成本大大降低.為了研發(fā)具有

2、自主知識產(chǎn)權的國產(chǎn)超聲波熱量測量儀,本論文對該儀器的核心部分--時間數(shù)字轉換(TDC)模塊進行了系統(tǒng)研究。
　　 首先,本文介紹了專用集成電路的設計方法及步驟,系統(tǒng)的講述了TDC的設計理論基礎,并在此基礎上提出了雙計量模式的TDC IP核架構。其次,對提出的TDC模塊進行了子模塊劃分,將其分為:高速單元、控制器、時鐘單元及后處理單元等。最后,針對IC設計流片成功率低的特點,本文重點討論了驗證的必要性,并對驗證的方法學進行了系統(tǒng)研

3、究,對該設計進行了全面的驗證,方法包括:基于FPGA的功能驗證,基于PT的時序驗證以及基于Formality的形式驗證。
　　 本設計基于自頂向下(Top-Down)的設計方法,通過RTL級Verilog HDL完成了各個模塊的硬件描述。在XilinxISE集成開發(fā)環(huán)境中完成了設計的輸入以及功能仿真,采用Mentor Graphics Inc.的Modelsim進行了仿真驗證,并選用Digilent的Basys電路板完成了該系統(tǒng)