Cadence FSP设计流程
孙海峰
随着集成化程度的提高，印制板设计中FPGA及其引脚数量越来越多，设计难度越来越大，Cadence FPGA System Planner设计平台正是为了应对如此愈发复杂的设计挑战。它从创建初始引脚配置着手，紧密结合原理图及PCB设计工具，确保复杂PCB布线顺畅。Cadence FSP系统设计平台提供了一套完整的、可扩展的FPGA-PCB协同式设计解决方案，用于板级FPGA设计，能够自动对引脚配置进行“芯片-规则-算法”的综合优化。
Allegro FPGA System Planner集成了Design Entry CIS和Allegro PCB Editor模块，可以直接读取和创建Capture原理图和符号文件，也可以直接在创建PCB布局。Allegro FSP可以实现与Allegro布局的双向交互优化。
Allegro FSP 具体如何来实现FPGA-PCB的系统协同设计，可以从下面的流程阐述中了解到。
首先，从下面的图中可以看到FSP进行系统级设计开发的流程：
可以看出Allegro FSP设计流程完全与HDL、CIS两种Cadence原理图输入工具及Allegro PCB设计工具紧密集成，可以完成FPGA-PCB的协同设计。
接下来，将为FSP的协同设计流程及其库的创建作具体的阐述。 Allegro FPGA System Planner设计流程详解： 1、新建FSP工程项目，并做好基本设置
（1）执行Cadence 16.3/FPGA System Planner,如下图：
图1
（2）点击OK进入设计基本设置栏，设置页面尺寸、调用库及输出路径等——注意这里的页面尺寸，就是后期设计中的PCB尺寸。
图2：页面设置
其中Board Dimensions设置页面尺寸，这个尺寸以后将被导入PCB作为PCB的outline；output file path栏设置设计输出路径；Library Path设置调用的库路径，点击Edit可以编辑设计库如下图。
图3设计库路径编辑
需要添加新的器件库时，点击右上角的Add按钮，选择库路径即可。
2、在设计页面中，添加所需FPGA和Interface，这里用于FPGA-PCB协同设计，暂时不添加外围元器件，外围元器件在生成的Capture或HDL原理图中添加（如图4）。
图4：FSP中添加FPGA和Interface
3、元器件放置完成后，就需要在FSP中设置元件之间的连接关系，并且为网络连接赋予FPGA相应的连接区域，这个区域是用于后来连接关系优化走线的区域。 （1）实现FPGA与Interface的连接关系：右击Interface器件，选择Instance Properties命令，如下图所示，选择总线连接的FPGA及其连接区域。
图5：选择器件连接关系及网络所在设计区域
此时，点击View Model，得到下图所示的Model编辑对话框，其中：Logic选项卡中，可以编辑该器件的Group、Constraint等元件连接属性，更用来定义该Interface与哪些系列的FPGA相互连，是Model编辑中最为重要的一环；Schematic选项卡，用来编辑并实时观察器件原理图符号；Layout选项卡，用来观察和编辑器件封装，如图6。
图6：Interface模型编辑
（2）实现FPGA之间的互连：右击FPGA，选择Instance Properties命令，弹出的对话框中，Interface To Connect栏显示Interface和该FPGA的连接关系，Devices to connect（Protocol）栏中显示的是FPGA之间的连接关系。
点击Create，在Create New Protocol对话框中，选择与U1（FPGA）相连的另一个FPGA(U3)。
图7：FPGA之间的连接关系创建
然后，点击OK之后，弹出Edit Protocol对话框，既可以编辑FPGA之间的连接关系与规则设置，如下图8-10。
图8：FPGA连接关系规则设置与引脚区域分配
图9：编辑FPGA之间的引脚连接关系
图10：完成FPGA连接关系的设置，即完成protocol连接设置
点击OK即可完成FPGA之间的连接关系设定，以及相应规则与区域设置。 （3）配置FPGA电源、地引脚 执行Tools/Define Power Regulators编辑系统设计中的电源、地配置，如下图11。
图11：电源配置
然后执行Tools/Map Power Connections可以分配电源、地的连接关系，再执行Check Power Connection进行电源、地网络的检查。
（4）完成之前的网络连接关系设置后，执行Tools/Run Design，就可以在FSP中运行网络连接关系配置了，如下图12。
图12：运行FSP连接关系
图13：指定运行连接关系配置的器件
（5）运行完成后，就会在FSP的设计界面中，显示出设置完成的连接关系，如下图14。
图14：运行FSP，完成系统级网络连接
4、在FSP中完成网络连接后，下一步就需要将FSP中的设计转换成原理图，并将其生成对应的布局信息。具体流程如下：
（1）将FSP中设计的系统级布局信息生成原理图，并生成对应的原理图库。 首先，执行Generate/Allegro DE CIS/Setup Symbol Data，设置原理图元件库生成位置，及相应元件名，如下图15；
图15：生成元件库的位置和元件名设置
（2）执行Generate/Allegro DE CIS/Symbols，生成设计中元件库；
图16：执行元件库生命命令
图17：元件库创建
（3）完成设计的元件库创建，打开原理图库，如下图：
图18：原理图库
（4）完成原理图元件库的创建之后，执行Generate/Allegro DE CIS/Schematics命令，就在已经产生的原理图库基础上，创建设计对应的原理图，然后在Capture原理图中加入其它的外置元器件。
图19：创建层次原理图相关设置
图20：FSP生成的原理图
（5）生成设计的原理图后，就需要创建布局信息，执行Generate/Allegro PCB Placement命令，创建设计布局信息。
注意：这里必须设置好Board File Name，而后FSP生成的布局信息中，包括这个demo1203.brd文件，这个文件将用来实现FSP与Allegro的互联集成，可以实现FSP与Allegro布局信息更新的同步。
图21：FSP生成布局信息的设置
5、完成原理图与布局信息生成之后，接下来需要做的就是将FSP与Allegro Entry CIS、Allegro PCB紧密集成。
（1）将FSP生成的原理图，导出网表，导入PCB，执行Tools/Create Netlist，在Create Netlist对话框中做好导出网表的设置。 ——注意：这里要与FSP集成，必须在Input Board中选择FSP生成的布局信息中的demo1203.brd文件，这样才能将FSP的布局与Allegro中的布局集成互联，实现两者的实时布局信息更新。
图22：原理图导出网表设置
图23：原理图导入PCB
（2）在新的PCB中，执行File/Script命令，在弹出的Scripting对话框中，选择FSP设计中生成的布局相关信息中的placement.scr文件，这样FSP中所有的设计更新都会这样实时导入PCB中如下图。
图24：PCB调用FSP布局信息placement.scr
图25：调用placement.scr布局信息之前
图26：调用placement.scr布局信息之后
（3）当PCB中的布局发生变化之后，也可以实时更新到FSP设计中，在FSP中
执行File/Update Placement From Board File命令，调用更新好的PCB，这样PCB的布局更新会实时调用到FSP设计中。
图27：FSP调入PCB更新信息
Cadence Allegro FPGA System Planner提供了一个完整的、可扩展的FPGA-PCB协同设计解决方案，用户可以用它创建设计最佳的引脚配置方案。它能够根据用户产品定义、接口连接、引脚配置规则（FPGA-rules）以及FPGA在PCB板上的实际布局，来进行FPGA引脚配置的综合优化。