XPower 概述

出处：feng_zc 发布于：2008-09-11 15:36:36

　　CMOS器件的功耗包括静态（直流DC）功耗和动态（AC开关）功耗。通常CMOS器件的静态功耗都比较低，而且该参数也比较好测量，因为其功耗主要来源于CMOS电路开关效应所产生的动态功率损耗。XPower计算功耗时,为每个时序部件（LUT、FF、BRAM及DLL等）及布线建立一个电容模型，然后根据用户设置的时钟和输入信号开关频率、同步元件的开关效应、特定器件的电容、静态功耗和其他数据估算FPGA的功耗。准确估算功率的关键是获得准确的信号翻转率数据。经过布局布线后，XPower工具将各个部件的功耗及网线的传输功耗求和作为FPGA的总功耗，每个器件的功耗可以表示为：

式中，P为功耗，单位为mW；C为电容量，单位为F；V为工作电压，单位为V；E为开关效应（或称“开关的翻转率”，即每个时钟周期的平均信号变化次数）；f为频率，单位为Hz。电容量取决于用户的设计，在选定器件及完成布局布线之后，分布电容也随之确定。E×f是特定部件的总翻转次数，开关效应参数可以通过仿真文件VCD得到或在XPower的GUI界面中输入。

　　信号的翻转率是指在一个时钟周期内信号发生跳变的概率，如果一个信号在每个时钟周期都发生跳变，那么信号的翻转率为100％。该信号的输出频率应为时钟频率的一半，即100％的翻转率对应1／2的时钟频率。正确地输入信号的工作频率和翻转率（效应），对功耗的估算非常重要。

　　XPower的输入文件包括NCD（FPGA器件）和CXT（CPLD器件）设计文件、PCF物理约束文件、仿真工具生成的VCD（Value Change Dump）数据存储文件及XML设置文件。其中VCD文件在使用ModelSim进行时序仿真时产生，它提供了所有网线的翻转率情况。用这个文件进行功率分析，可以得到更接近于实际情况的结果：XML为用户设置文件，用于保存XPower设置（如工作电压、结温及翻转率等），在下次打开同一设计时不必重复这些设置。XPower的主要输出文件为功耗分析文件PWR。

　　XPower的设计流程为首先打开设计的NCD文件，然后自动读入设计的PCF文件。可以选择是否需要调入VCD和XML文件，并设置工作频率、工作电压、环境温度、输入信号的频率、输出负载电容、驱动电流，以及内部信号的翻转率等参数。设置后XPower将完成功耗分析｀并生成FPGA功耗分析PWR。
　　

关键词：XPower 概述VALUECMOS FPGA

上一篇：Xilinx功耗分析工具

下一篇：使用XPower