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现今对于高速平台的开发已经不单单是完成电路逻辑那么简单,数字信号的高速化将引起各种各样的信号完整性问题,一旦疏忽,就会造成设计的失败。因此,这类高速平台的开发在硬件设计时就应该充分考虑关键的高速部分,对于其PCB的设计则应该采用基于信号完整性的仿真设计,对于这类设计,一方面工程师本身需要有扎实的信号完整性理论知识,另一方面也需要对仿真模型、仿真工具有深入的理解,这样才能更加合理的利用仿真结果来制定约束,指导布局布线,提高这类平台的设计成功率。 本文首先对高速平台仿真设计中所需要理解的信号完整性基本理论进行了深入的分析,分别从传输线、反射端接、串扰和电源完整性四个方面来阐述和理解信号完整性的现象和本质。其次,介绍了基本的仿真工具和仿真模型,并且提出了本次高速平台的设计流程。接着,对一个具体的高速信号处理平台进行设计,提出本次设计平台的功能需求和整体设计方案,平台采用MCU+OMAP+FPGA的组成结构,其中MCU负责系统的监控和管理,OMAP核心板上的OMAPL138处理器集成了ARM与DSP,兼具ARM的控制功能以及DSP的数字信号处理能力,FPGA则作为平台上通信算法的实现模块,此外详细介绍了各部分的实现方式以及模块间的主要接口。然后,结合信号完整性理论,采用Cadence的Allegro PCB SI、SigXplorer等工具对本高速平台中的高速差分信号、高速并行总线信号(uPP)以及FPGA和DDR2之间的高速数字接口进行反射、串扰等仿真,对得到的仿真结果进行分析后,分别对高速差分信号制定了并行端接的匹配方案以抑制振铃,对高速并行总线信号(uPP)制定了源端串联端接的匹配方案和线宽线距的约束规则以抑制串扰,对FPGA和DDR2之间的拓扑结构进行了仿真分析后决定采用树形拓扑结构,以此来得到最佳的布局布线效果,使得整个系统抗干扰能力达到最大,在实际布局布线完成后,再对相应DDR2关键信号做后仿真以验证布线效果。本文最后使用Ansoft公司的SIwave软件对本板进行电源完整性的仿真,主要涉及到本板平面谐振的分析、目标阻抗的分析并依据仿真结果设计出采用两片0.39nF的0603封装电容的去耦方案来消除谐振,保证平台的可靠性。 本文在深入理解信号完整性理论的基础上,结合高速仿真设计工具,对水声Modem中的高速信号处理平台进行设计,证明了通过仿真来进行高速平台的设计可以减少设计次数,降低设计风险,对一般工程师设计此类高速平台具有一定的指导意义。