硬件设计须知实验室常用软件简介硬件开发流程.doc

1 熟悉应用软件CCS：DSP集成开发编程软件 Modelsim：基于硬件描述语言的仿真软件 Cadence：主要掌握原理图和PCB设计 Altium Designer：主要掌握原理图和PCB设计 Quartus II：Altera公司FPGA开发编程软件 ISE：Xilinx公司FPGA开发编程软件AutoCAD：结构图设计软件 MATLAB：矩阵运算，原理实现仿真软件 Office（Word excel Power point Visio）Wps 以上软件中既有原理图和PCB设计软件，又有DSP/FPGA程序开发软件也有仿真调试软件，还有基本的文档编辑等软件。并不是我们对以上软件都能有较深的研究，也没有必要对以上软件都能熟练应用。做硬件开发的至少要能熟练地用原理图和PCB设计软件熟练地查看电路板的结构和走线情况，做FPGA开发的要熟练应用Quartus II（针对Altera公司芯片）和ISE（针对Xilinx公司芯片）进行程序编写，能熟练调用Modelsim对自己编写的程序进行仿真。做DSP开发的要熟练应用CCS软件，进行程序编写调试。原理图PCB绘制要熟练掌握Altium Designer和Cadence，能熟练掌握库文件的绘制以及原理图绘制和PCB布线。 AutoCAD用于对电路板物理结果进行绘制，能对电路板的长宽开口大小和位置的测量和标识。Office（wps）用于对技术文档编辑和记录。下面让我们一个一个的简单了解一下这些软件。CCSCCS（Code Composer Studio)是TI公司推出的一种针对TMS320系列DSP的集成开发环境,在Windows操作系统下，采用图形接口界面，提供有环境配置、源文件编辑、程序调试、跟踪和分析等工具，支持C/C+和汇编的混合编程。要求：能熟练掌握用CCS对DSP进行编程开发和调试的过程。 ModelSimModelSim是ModelTechnology（MentorGraphics的子公司）的DHL硬件描述语言的仿真软件，该软件可以用来实现对设计的VHDL、Verilog或者是两种语言混合的程序进行仿真，同时也支持IEEE常见的各种硬件描述语言标准。要求：能熟练掌握应用Quartus II和Xilinx ISE调用ModelSim进行功能仿真。CadenceCadence公司的电子设计自动化（Electronic Design Automation）产品涵盖了电子设计的整个流程，包括系统级设计，功能验证，IC综合及布局布线，模拟、混合信号及射频IC设计。要求：能熟练掌握应用Cadence进行原理图设计和PCB绘制。包括原理图库，PCB库的制作等。Altium DesignerAltium Designer是Altium公司推出的运行在Windows操作系统下的一体化的电子产品开发系统。是先前推出的经典软件Protel 99SE、Protel DXP的升级版本。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，为设计者提供了全新的设计解决方案，使设计者可以轻松进行设计，熟练使用这一软件必将使电路设计的质量和效率大大提高。目前最高版本为：Altium Designer 14.1.5（Build 30772）要求：能熟练掌握应用Altium Designer进行原理图设计和PCB绘制。包括原理图库，PCB库的制作等。Quartus II Quartus II是Altera公司的综合性PLD/FPGA开发软件，支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。要求：能熟练掌握用Quartus II进行FPGA硬件开发的过程，能应用ModelSim进行功能仿真，并掌握应用在线逻辑分析仪SignalTap进行在线调试技巧。ISE ISE的全称为Integrated Software Environment，即“集成软件环境”，是Xilinx公司的硬件设计工具。Xilinx公司的ISE开发设计软件的工程设计流程，具体分为五个步骤：即输入（Design Entry）、综合（Synthesis）、实现(Implementation)、验证（Verification）、下载（Download）。要求：能熟练掌握用ISE进行FPGA硬件开发的过程，能应用ModelSim进行功能仿真，并掌握应用在线逻辑分析仪Chipscope进行在线调试技巧。AutoCADAutoCAD（Auto Computer Aided Design）是AutoCAD软件是由美国欧特克有限公司（Autodesk）出品的一款自动计算机辅助设计软件，可以用于绘制，二维制图，和基本三维设计，通过它无需懂得编程，即可自动制图，因此它在全球广泛使用，可以用于土木建筑，装饰装潢，工业制图，工程制图，电子工业，服装加工等多方面领域。 要求：能应用AutoCAD进行电路板物理结果的绘制，能对电路板的长宽开口大小和位置的测量和标识。MATLAB MATLAB中文名矩阵实验室，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。要求：能熟练掌握MATLAB进行算法实现仿真。2 推荐书目和教程EDA技术与VHDL（第4版）潘松 黄继业 编著Verilog数字系统设计教程（第2版）夏宇闻 编著Alter FPGA/CPLD设计（基础篇）（第2版）Alter FPGA/CPLD设计（高级篇）（第2版）Xilinx FPGA开发实用教程（第2版）徐文波 田耘 编著深入浅出玩转FPGA（第2版）吴厚航 编著ModelSim电子系统分析及仿真 于斌 米秀杰 主编Cadence高速电路板设计与仿真（第4版）-原理图与PCB设计 周润景 编著Cadence Concept-HDL&Allegro原理图与电路板设计 周润景 李琳 编著郭天祥视频教程十天学会Altium Designer郭天祥视频教程十天学会单片机：第十三讲3 基本技能3.1原理图和PCB电路板设计：看懂芯片手册，能设计电路，能应用软件（Cadence Altium Designer）绘制原理图和PCB。熟练掌握应用软件进行原理图PCB设计的基本流程，熟练掌握模电数电和电路基础的应用，熟练应用操作软件进行原理图库和PCB库的设计。能熟练掌握原理图绘制，熟练掌握布线规则设置，并掌握基本的布线技巧，熟练检查电路板的布线情况。对于初学者我们推荐带着项目来学习对软件的熟悉和应用，初学者可以先看一下郭天祥视频教程十天学会单片机：第十三讲，来熟悉Altium Designer的操作环境和实现功能。看完这个视频对于Altium Designer的基本运用已经不成问题，绘制原理图时要注意信号命名等规则可以参考附件12，同时可以参考附件3、附件4、附件5来进一步熟悉布线规则设置和特殊布线方式。可以参见附件16对布线情况进行检查。具体布线注意事项可以参见附件17。 如果要进一步深入了解原理图和PCB设计可以参考郭天祥的Altium Designer详细设计13讲的视频讲解。可以参考图书馆具体PCB设计有关书籍。特别注意：学习应用软件初期可以从网上查找相关信息，有的部分内容网上介绍并不是很规范准确，要学会用软件自带的帮助菜单还有软件自带的学习教程。推荐资料： 附件3：Altium Designer布线规则设定 附件4：Altium Designer差分对布线 附件5：蛇形等长走线和布线长度查看 附件6：Cadence布线情况查看 附件7：Cadence布线规则设置检查 附件8：Cadence Allegro导出dxf格式CAD文件附件9：Cadence Allegro导出pdf格式文件 附件12：原理图制图规范附件16：对PCB文件进行DRC检查 郭天祥视频教程十天学会Altium Designer郭天祥视频教程十天学会单片机：第十三讲 Cadence高速电路板设计与仿真（第4版）-原理图与PCB设计周润景编著 Cadence Concept-HDL&Allegro原理图与电路板设计 周润景 李琳 编著3.2程序设计和编写熟练应用程序开发平台编写程序代码，能进行程序仿真和在线调试。做DSP程序开发需要熟练掌握C语言的运用及CCS软件的操作流程；做FPGA开发需要熟练掌握VHDL和Verilog语言的运用，熟练运用Quartus II和ISE操作环境进行编程操作，熟练掌握运用Modelsim对程序设计进行功能仿真，掌握结合硬件平台和程序下载流程和在线仿真调试。 对于语言的熟悉，VHDL我们推荐EDA技术与VHDL（第4版）潘松 黄继业 编著。Verilog语言我们推荐Verilog数字系统设计教程（第2版）夏宇闻 编著和深入浅出玩转FPGA（第2版）吴厚航 编著。基于Quartus II的Alter公司FPGA开发，我们推荐Alter FPGA/CPLD设计（基础篇）（第2版）和Alter FPGA/CPLD设计（高级篇）（第2版）。基于ISE的Xilinx公司FPGA开发，我们推荐Xilinx FPGA开发实用教程（第2版）徐文波 田耘 编著。仿真软件ModelSim的熟悉我们推荐ModelSim电子系统分析及仿真 于斌 米秀杰 主编。用ISE调用ModelSim进行仿真前要重新生成仿真库见附件13。ISE调用ModelSim进行仿真的流程参见附件10。Modelsim查看ISE中的状态机参见附件11。Quartus II调用ModelSim进行仿真参见附件14和附件15。 推荐资料： EDA技术与VHDL（第4版）潘松 黄继业 编著 Verilog数字系统设计教程（第2版）夏宇闻 编著 Alter FPGA/CPLD设计（基础篇）（第2版） Alter FPGA/CPLD设计（高级篇）（第2版） Xilinx FPGA开发实用教程（第2版）徐文波 田耘 编著 深入浅出玩转FPGA（第2版）吴厚航 编著ModelSim电子系统分析及仿真 于斌 米秀杰 主编附件10：ISE工程建立和调用modelsim以及仿真波形保存附件11：modelsim查看ise的状态机附件13：ISE和Modelsim联合仿真仿真库建立附件14：QuartusII调用modelsim流程附件15：QuartusII调用modelsim流程视频3.3 基本硬件调试能力： 能应用信号源，示波器，万用表，频谱仪，网络分析仪等实验器材对电路板进行调试和检测，熟练应用焊台，风枪等器材进行简单元器件的焊接和拆卸。4 了解项目具体内容 了解项目具体工作原理和信号处理过程，信号走向以及对外的接插口信号等。知道项目的核心理论知识，能用Ma