当代EDA技术及其应用优势.doc

当代EDA技术及其应用优势电子设计的必由之路是数字化，这已成为共鸣。在数字化的道路上，我国的电子技巧经历了一系列重大的变更。从利用小规模集成电路构成电路系统，到广泛地利用微把持器或单片机(MCU)，在电子系统设计上产生了具有里程碑意义的飞跃。电子产品正在以前所未有的速度进行着改革，重要表现在大规模可编程逻辑器件的广泛利用。非凡在当前，半导体工艺程度已经达到深亚微米，芯片的集成高达到干兆位，时钟频率也在向干兆赫兹以上发展，数据传输位数达到每秒几十亿次，未来集成电路技巧的发展趋向将是SOC(System 0h aCh5p)片上系统。从而实现可编程片上系统芯片CPU(复杂可编程逻辑器件)和5PGA(现场可编程门阵列)必将成为今后电子系统设计的一个发展方向。所以电子设计技巧发展到今天，又将面临另一次更大意义的突破，5PGA在EDA(电子设计主动化)基础上的广泛利用。EDA技巧的概念摘要: EDA是电子设计主动化(E1echonics Des5p AMtoM60n)的缩写。由于它是一门刚刚发展起来的新技巧，涉及面广，内容丰富，懂得各异，所以目前尚无一个确实的定义。但从EDA技巧的几个重要方面的内容来看，可以懂得为摘要：EDA技巧是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描写语言为系统逻辑描写的重要表达方法，以盘算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，主动完成用软件的方法设计电子系统到硬件系统的一门新技巧。可以实现逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化，逻辑布局布线、逻辑仿真。完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片。EDA技巧是伴随着盘算机、集成电路、电子系统的设计发展起来的，至今已有30多年的过程。大致可以分为三个发展阶段。20世纪70年代的CAD(盘算机赞助设计)阶段摘要：这一阶段的重要特点是利用盘算机赞助进行电路原理图编辑，PCB布同布线，使得设计师从传统高度重复复杂的绘图劳动中摆脱出来。20世纪80年代的QtE(盘算机赞助工程设计)阶段摘要：这一阶段的重要特点是以逻辑摸拟、定时分析、故障仿真、主动布局布线为核心，重点解决电路设计的功效检测等新问题，使设计而能在产品制作之前预知产品的功效和性能。20吐纪如年代是EDA(电子设计主动化)阶段摘要：这一阶段的重要特点是以高级描写语言，系统级仿真和综合技巧为特点，采用“自顶向下”的设计理念，将设计前期的许多高层次设计由EDA工具来完成。EDA是电子技巧设计主动化，也就是能够赞助人们设计电子电路或系统的软件工具。该工具可以在电子产品的各个设计阶段施展功效，使设计更复杂的电路和系统成为可能。在原理图设计阶段，可以应用EDA中的仿真工具论证设计的正确性；在芯片设计阶段，可以应用EDA中的芯片设计工具设计制作芯片的版图摘要：在电路板设计阶段，可以应用EDA中电路板设计工具设计多层电路板。非凡是支撑硬件描写语言的EDA工具的涌现，使复杂数字系统设计主动化成为可能，只要用硬件描写语言将数字系统的行动描写正确，就可以进行该数字系统的芯片设计和制作。有专家认为，21世纪将是四A技巧的高速发展期，EDA技巧将是对21世纪产生重大影响的十大技巧之一。EDA技巧的基础特点摘要:EDA代表了当今电子设计技巧的最新发展方向，利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开端设计电子系统，大批工作可以通过盘算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的全部过程在汁算机上主动处理完成。设计者采用的设计方法是一种高层次的”自顶向下”的全新设计方法，这种设汁方法首先从系统设计人手，在顶层进行功效方框图的划分和结构设计。在方框图一级进行仿真、纠错并用硬件描写语言对高层次的系统行动进行描写，在系统一级进行驶证。然后，用综合优化工具生成具体门电路的网络表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路(ASIC)。设计者的工作仅限于利用软件的方法，即利用硬件描写语言和EDA软件来完成对系统硬件功效的实现。由于设计的重要仿真和调试过程是在高层次上完成的，这既有利于早期创造结构设计上的毛病，避免设计工作的糟蹋，又减少了逻辑功效仿真的工作量，进步了设计的一次性成功率。 由于现代电子产品的复杂度和集成度的日益进步，一般分别的中小规模集成电路组合已不能满足请求，电路设计逐步地从中小规模芯片转为大规模、超大规模芯片，具有高速度、高集成度、低功耗的可编程朋IC器件已蓬勃发展起来。在EDA技巧中所用的大规模、超大规模芯片被称为可编程ASIC芯片，这些可编程逻辑器件自70年代以来，经历了CPm、IzPGA 、CPLD、FPGA几个发展阶段，其中CPm(复杂可编程逻辑器件)IzPGA(现场可编程逻辑器件)肩高密度可编程逻辑器件，目前集成度已高达200万门片以上，它将掩模ASIC集成度高的优点和可编程逻辑器件设计生产方便的特点联合在一起，非凡合适于样品研制或小批量产品开发，使产品能以最快的速度上市，而当市场扩大时，它可以很轻易地转由掩模ASIC实现，因此开发风险也大为降低。可以说CPLE)FPGA器件，已成为现代高层次电子设计方法的实现裁体。硬件描写语言(HDL)是EDA技巧的重要组成部分，是EDA设计开发中的很重要的软件工具，VHDL即摘要：超高速集成电路硬件描写语言，仍量凡是作为电子设计主流硬件的描写语言。它具有很强的电路描写和建模能力，能从多个层次对数字系统进行建模和描写，从而大大简化了硬件设计任务，进步了设计较串和可靠性，用V佃L进行电子系统设计的一个很大的优点是设计者可以专心致力于其功效的实现，而不需要对不影响功效的和工艺有关的因素消费过多的时间和精力。例如一个32位的加法器，利用图形输入软件需要输入500至1删个门，而利用VHDL语言只需要书写一行“AB十C”即可。应用硬件描写语言(HDL)可以用模仿仿真的方法完成以前必须设计和制作好的样机上才干进行的电子电路特征的阐明和调试。能在系统行动级就创造可能涌现的毛病、新问题，并加以多次重复修正论证，避免了物理级器件的损伤和多次制作，节俭了时间和开发成本，缩短了电子系统开发的周期。将EDA技巧和传统电子设计方法进行比较可以看出，传统的数字系统设计只能在电路板上进行设计，是一种搭积木式的方法，使复杂电路的设计、调试十分艰苦；假如某一过程存在毛病查找和修正十分不便；对于集成电路设计而言，设计实现过程和具体生产工艺直接相干，因此可移植性差；只有在设计出样机或生产出芯片后才干进行实泅，因而开发产品的周期长。而电子EDA技巧则有很大不同，采用可编程器件，通过设计芯片来实现系统功效。采用硬件描写语言作为设计输入和库(LibraIy)的引入，由设计者定义器件的内部逻辑和管脚，将本来由电路板设计完成的大部分工作故在芯片的设计中进行。由于管脚定义的机动性，大大减轻了电路图设计和电路板设计的工作量和难度，有效加强了设计的机动性，进步了工作效率。并且可减少芯片的数量，缩小系统体积，降低能源耗费，进步了系统的性能和可靠性。能全方位地利用盘算机主动设计、仿真和调试。硬件描写语言 摘要: 硬件描写语言(HDL)是一种用于进行电子系统硬件设计的盘算机高级语言，它采用软件的设计方法来描写电子系统的逻辑功效、电路结构和连接情势。 硬件描写语言可以在三个层次上进行电路描写，其层次由高到低分为行动级、R，几级和门电路级。常用硬件描写语言有WDL、Velllq和AHDL语言。WDL语言是一种高级描写语言，实用于行动级和R，几级的描写；Vedlq语言和ABEL语言属于一种较低级的描写语言，实用于R，几级和门电路级的描写。现在WDL和Velllq作为工业标准硬件描写语言，已得到众多EDA公司的支撑，在电子工程领域，它们已成为事实上的通用硬件描写语言，承担几乎全部的数字系统的设计任务。利用Vf进行电子系统设计有以下优点摘要：(1)和其他硬件描写语言相比，WDL具有更强的行动描写能力，壮大的行动描写能力是避开具体的器件结构，从逻辑行动上描写和设计大规模电子系统的重要保证。(2)VHDL具有丰富的仿真语句和库函数，使得在任何大系统的设计早期就能检查设计系统的功效可行性，并可以随时对系统进行仿真。(3)Vf语句的行动描写能力和程序结构，决定了它具有支撑大规模设计的分解和对已有设计的再利用功效。(4)用Vf完成的设计，可以利用EDA工具进行逻辑综合和优化，并可根据不同的目标芯片主动把Vf描写设计转变成门级网表，这种设计方法极大地减少了电路设计的时间及可能产生的毛病，从而降低了开发成本。(5)Vf0L对设计的描写具有相对独立性，可以在设计者不僵硬件结构的情况下，也不必管最终设计的目标器件是什么，而进行独立的设计。(6)由于VI具有类属描写语句和子程序调用等功效，所以对于已完成的设计，可以在不转变源程序的情况厂，只需转变类属参量或函数，就能很轻易地转变及计的规模和结构。EDA技巧的利用摘要:电子EDA技巧发展迅猛，逐渐在教学、科研、产品设计和制作等各方面都施展着宏大的功效。在教学方面摘要：几乎所有理工科(非凡是电子信息)类的高校都开设了EDA课程。重要是让学生懂得EDA的基础原理和基础概念、鳞握用佃L描写系统逻辑的方法、应用扔A工具进行电子电路课程的模仿仿真实验并在作毕业设计时从事简略电子系统的设计，为今后工作打下基础。具有代表性的是全国每两年举办一次大学生电子设计比赛运动。在科研方面摘要：重要利用电路仿真工具(EwB或PSPICE、VLOL等)进行电路设计和仿真；利用虚拟仪器进行产品调试；将O)LI)FPGA器件的开发利用到仪器设备中。例如在CDMA无线通信系统中，所有移动手机和无线基站都工作在雷同的频谱，为差别不同的呼叫，每个手机有一个唯一的码序列，CDMA基站必须能判别这些不同观点的码序列才干分辨出不同的传呼过程；这一判别是通过匹配滤波器的输出显示在输人数据流中探调到特定的码序列；FPGA能供给良好的滤波器设计，而且能完成DSP高级数据处理功效，因而FPGA在现代通信领域方面获得广泛利用。在产品设计和制作方面摘要：从高性能的微处理器、数字信号处理器一直到彩电、音响和电子玩具电路等，EDA技巧不单是利用于前期的盘算机模仿仿真、产品调试，而且也在P哪的制作、电子设备的研制和生产、电路板的焊接、朋比的制作过程等有重要功效。可以说电子EDA技巧已经成为电子工业领域不可缺乏的技巧支撑。EDA技巧发展趋向摘要: EDA技巧在进入21世纪后，由于更大规模的FPGA和凹m器件的不断推出，在仿真和设计两方面支撑标准硬件描写语言的功效壮大的EDA软件不断更新、增长，使电子EDA技巧得到了更大的发展。电子技巧全方位纳入EDA领域，EDA使得电子领域各学科的界限更加含混，更加互为包容，突出表现在以下几个方面摘要：使电子设计成果以自主知识产权的方法得以明确表达和确认成为可能；基于EDA工具的ASIC设计标准单元已涵盖大规模电子系统及IP核模块；软硬件IP核在电子行业的产业领域、技巧领域和设计利用领域得到进一步确认；SoC高效低成本设计技巧的成熟。随着半导体技巧、集成技巧和盘算机技巧的迅猛发展，电子系统的设计方法和设计手段都产生了很大的变更。可以说电子EDA技巧是电子设计领域的一场革命。传统的“固定功效集成块十连线”的设计方法正逐步地退出历史舞台，而基于芯片的设计方法正成为现代电子系统设计的主流。作为高级院校有关专业的学生和宽大的电子工程师懂得和攀握这一先进技巧是势在必行，这不仅是进步设计效率的需要，更是时代发展的需求，只有攀握了EDA技巧才有能力参和世界电子工业市场的竞争，才干生存和发展。随着科技的进步，电子产品的更新日新月异，EDA技巧作为电子产品开发研制的源动力，已成为现代电子设计的核心。所以发展EDA技巧将是电子设计领域和电子产业界的一场重大的技巧革命，同时也对电类课程的教学和科研提出了更深更高的请求。非凡是EDA技巧在我国尚未普及，把握和普及这一全新的技巧，将对我国电子技巧的发展具有深远的意义。作为一名电子硬件工程师、大专院校电子类专业的在校学生或者电子爱好者，必须把握EIlA技巧用于0U)5PGA的开发，只有这样才干乘上现代科技