eda设计与应用ppt第1章
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第一章 EDA技术概述
4． VHDL-RTL级 建 模
8． 功 能 仿 真
12． 设 计 完 成
1.6
EDA技术的优势
EDA技术有很大不同： 1)采用硬件描述语言作为设计输入。 2)库(Library)的引入。 3)设计文档的管理。 4)强大的系统建模、电路仿真功能。 5)具有自主知识产权。 6)标准化、规范化及IP核的可利用性。 7)自顶向下设计方案。 8)自动设计、仿真和测试技术。 9)对设计者的硬件知识、经验要求低。 10)高速性能好（与以CPU为主的电路系统相比 ） 。 11)纯硬件系统的高可靠性。
超大规模集成电路的集成度和工艺水
9、系统级、行为验证级硬件描述语言
一、 EDA技术定义
（广义定义） 半导体工艺设计自动化 可编程器件设计自动化 电子系统设计自动化 印刷电路板设计自动化 仿真与测试、故障诊断自动化 形式验证自动化 通称为EDA工程
二、EDA技术定义
（狭义定义）
1、以大规模可编程逻辑器件为设计载体． 2、以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式． 3、以计算机、大规模可编程逻辑器件(PLD)的开发软件及实 验室开发系统为设计工具． 4、通过有关的开发软件，自动完成用软件的方式设计的电子 系统到硬件系统的逻辑编译、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，直至完成对于特 定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作． 5、最终形成电子系统或专用集成芯片的一门新的技术。
EDA技术实用教程
第1章
概
述
1.1 EDA技术及其发展
现代电子设计技术的核心是EDA(Electronic Design Automation)技术。
EDA技术使得设计者的工作利用硬件描述语言和EDA软
EDA技术与应用讲义第章第节EDA设计流程及其工具QUARTUSII快速设计指南-V1
EDA技术与应用讲义第章第节EDA设计流程及其工具QUARTUSII快速设计指南-V1EDA技术与应用讲义是关于电子设计自动化技术（EDA）的一本权威教材，其中介绍了EDA设计流程及其工具QUARTUSII的快速设计指南。
本文将重点介绍第一章第节中关于EDA设计流程及其工具QUARTUSII的内容，并提供一些快速设计指南。
一、EDA设计流程EDA设计流程是EDA设计中不可缺少的重要步骤，它主要包括如下几个步骤：1.需求分析：需求分析是整个设计流程中非常关键的一步。
在这个阶段，设计师需要了解客户需求，制定出设计目标，明确设计范围，并且向客户提供关于设计方案的报告。
2.系统级设计：在系统级设计阶段中，设计师需要通过设计文档和模块图来描述整个系统的基本框架、模块间的通信方式和模块的功能特性等。
在这一阶段需要并且经常使用的工具包括：Microsoft Office、Mindmap、XMind等。
3.算法设计与仿真：在这个阶段，设计师通过各种仿真工具对系统进行算法的仿真和验证。
在这一过程中，设计师需要熟练掌握仿真和验证工具，比如MATLAB、Verilog等。
4.电路级设计：电路级设计是EDA设计流程的重要步骤。
设计师需要在此阶段使用EDA工具来实现电路的设计，并进行SPICE仿真。
常用的工具包括SPICE仿真器、电路设计与验证工具等。
5.物理设计：在物理设计阶段中，设计师需要对电路进行物理实现和布局。
可以使用EDA工具中的Autoplacer和Autorouter等工具。
二、QUARTUSII快速设计指南QUARTUSII是EDA设计中广泛使用的FPGA开发工具，它可以从高层次的RTL代码到底层的逻辑等级进行仿真和综合，最终生成bitstream文件上传到FPGA中实现电路的设计。
QUARTUSII的快速设计指南包括：1.了解quartus ii软件：在使用QUARTUSII之前，首先需要熟悉软件的基本操作和使用流程。
EDA技术与VHDL实用教程(第2版)电子课件 第1章EDA技术概述
2．计算机辅助工程设计CAE阶段
各种设计工具，如原理图输入、编译与 连接、逻辑模拟、测试码生成、版图自动布 局以及各种单元库均已齐全。由于采用了统 一数据管理技术，因而能够将各个工具集成 为一个CAE系统。
EDA技术与VHDL实用教程
作者: 苏莉萍 陈东 廖超平
3．电子系统设计自动化ESDA阶段
EDA技术与VHDL实用教程
作者: 苏莉萍 陈东 廖超平
三、 面向FPGA/CPLD的常用EDA工具
可编程逻辑器件PLD（Programmable Logic Device）是一种可根据用户需要而自行构造逻辑功 能的逻辑器件。目前主要有两大类型：CPLD（ Complex PLD）和FPGA(Field Programmable Gate Array)。借助于EDA工具软件，用原理图、硬件描 述语言等设计输入法，可设计生成相应的目标文件 ，最后用编程器下载到目标器件实现用户需要的逻 辑功能。生产PLD的厂家很多，但最有代表性的PLD 厂家为Altera、Xilinx和Lattice公司。
EDA技术与VHDL实用教程
作者: 苏莉萍 陈东 廖超平
1. ALTERA 其原先的开发工具MAX+PLUS II是较成功的PLD 开发平台，现在使用Quartus II开发软件。
2. XILINX 开发软件为Foundation和ISE。
3. Lattice-Vantis 开发工具ispLEVER比Altera和Xilinx略逊一筹。
EDA技术与VHDL实用教程
作者: 苏莉萍 陈东 廖超平
1. ALTERA 其原先的开发工具MAX+PLUS II是较成功的PLD 开发平台，现在使用Quartus II开发软件。
EDA第一讲
3.EDA阶段(20世纪90年代以来)
第一章
90 年代以来 , 微电子技术以惊人的速度发展 , 其工艺水平达到超深 亚微米级,在一个芯片上可集成数百万乃上千万只晶体管 ,工作速度达 GHz, 为制造出规模更大、速度更快和信息容量更大的芯片系统提供 了条件。但同时也对 EDA 技术提出了更高的要求，并促进了 EDA 技 术的发展。此阶段主要出现了高级语言描述、系统仿真和综合技术为 特征的第三代EDA技术，不仅极大地提高了系统的设计效率，而且使 设计人员摆脱了大量的辅助性及基础性工作，将精力集中于创造性的 方案与概念的构思上。
1.可编程逻辑器件FPGA与CPLD
第一章
2. 硬件描述语言VHDL
3. EDA软件开发工具
4. EDA实验开发系统
1. 可编程逻辑器件FPGA与CPLD
利用EDA技术进行电子系统设计,最后实现的目标是以下3种： a) 全定制或半定制ASIC b) FPGA、CPLD（或称可编程ASIC）开发应用 c) PCB（印刷电路板）
4、FPGA/CPLD生产商
FPGA： FLEX系列：10K、10A、10KE， EPF10K30E APEX系列：20K、20KE EP20K200E ACEX系列：1K系列 EP1K30、EP1K100 CPLD： MAX7000/S/A/B系列：EPM7128S MAX9000/A系列 FPGA： XC3000系列， XC4000系列， XC5000系列 Virtex 系列 SPARTAN系列：XCS10、XCS20、XCS30 CPLD： XC9500系列：XC95108、XC95256
一、 EDA技术发展进程
EDA是在计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM、 计算机辅助测试CAT、计算机辅助工程CAE的概念发展而来的。
EDA技术与应用
EDA技术与应用
（第3版）
江国强 编制
桂林电子科技大学
2020/5/2
1
▪ 第1章 EDA技术概述
目
▪ 第2章 ▪ 第3章
EDA工具软件使用方法 VHDL
▪ 第4章 Verilog HDL
录
▪ 第5章 ▪ 第6章
常用ＥＤＡ工具软件 可编程逻辑器件
▪ 第7章ＥＤＡ技术的应用
2020/5/2
2
第1章 EDA技术概述
2020/5/2
23
4. 布局和布线
布局和布线工作是在设计检验通过以后由软件自动
完成的，它能以最优的方式对逻辑元件布局，并准确 地实现元件间的布线互连。布局和布线以后,软件会自 动生成布线报告，提供有关设计中各部分资源的使用 情况等信息。
5. 生成编程数据文件（JED文件）
设计处理的最后一步是产生可供器件编程使用的 数据文件。对CPLD来说，是产生熔丝图文件，即 JEDEC文件（电子器件工程联合会制定的标准格式， 简称JED文件）；对于FPGA来说，是生成位流数据 文件(Bit-stream Generation)。
2020/5/2
8
第7章 EDA技术的应用
▪ 7.1 组合逻辑电路设计应用 ▪ 7.2 时序逻辑电路设计应用
2020/5/2
9
第1章 EDA技术概述
本章介绍EDA技术的发展、EDA设计流程以及EDA技 术涉及的领域。
1.1 EDA技术及发展
20世纪末，数字电子技术得到飞速发展，有力地推动了社会
生产力的发展和社会信息化的提高。在其推动下，数字电子技 术的应用已经渗透到人类生活的各个方面。从计算机到手机， 从数字电话到数字电视，从家用电器到军用设备，从工业自动 化到航天技术，都尽可能采用数字电子技术。
（第3版）
江国强 编制
桂林电子科技大学
2020/5/2
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▪ 第1章 EDA技术概述
目
▪ 第2章 ▪ 第3章
EDA工具软件使用方法 VHDL
▪ 第4章 Verilog HDL
录
▪ 第5章 ▪ 第6章
常用ＥＤＡ工具软件 可编程逻辑器件
▪ 第7章ＥＤＡ技术的应用
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第1章 EDA技术概述
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4. 布局和布线
布局和布线工作是在设计检验通过以后由软件自动
完成的，它能以最优的方式对逻辑元件布局，并准确 地实现元件间的布线互连。布局和布线以后,软件会自 动生成布线报告，提供有关设计中各部分资源的使用 情况等信息。
5. 生成编程数据文件（JED文件）
设计处理的最后一步是产生可供器件编程使用的 数据文件。对CPLD来说，是产生熔丝图文件，即 JEDEC文件（电子器件工程联合会制定的标准格式， 简称JED文件）；对于FPGA来说，是生成位流数据 文件(Bit-stream Generation)。
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第7章 EDA技术的应用
▪ 7.1 组合逻辑电路设计应用 ▪ 7.2 时序逻辑电路设计应用
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第1章 EDA技术概述
本章介绍EDA技术的发展、EDA设计流程以及EDA技 术涉及的领域。
1.1 EDA技术及发展
20世纪末，数字电子技术得到飞速发展，有力地推动了社会
生产力的发展和社会信息化的提高。在其推动下，数字电子技 术的应用已经渗透到人类生活的各个方面。从计算机到手机， 从数字电话到数字电视，从家用电器到军用设备，从工业自动 化到航天技术，都尽可能采用数字电子技术。
EDA教程第一章
课程所要解决的问题？
当你们经历了以上的痛苦后，不知道你们想过下 面的问题没有？ 能不能让计算机帮助化简卡诺图？而且是多个 变量？ 能不能用一种芯片实现多个分离小规模数字IC 能不能用一种芯片实现多个分离小规模数字IC 的功能，并且在芯片内部将这些功能连接？ 设计数字系统能不能象C 设计数字系统能不能象C语言那样，只关心“如 何描述”一个数字系统，而不是“如何具体实 现”数字系统。
数字系统EDA技术发展概述 数字系统EDA技术发展概述
EDA技术所涉及的领域相当广泛，业界一般将 EDA技术所涉及的领域相当广泛，业界一般将 EDA技术分成: EDA技术分成: 狭义EDA技术 狭义EDA技术 广义EDA技术 广义EDA技术
数字系统EDA技术发展概述 数字系统EDA技术发展概述
狭义EDA技术 狭义EDA技术，就是指以大规模可编程逻辑器件为 技术，就是指以大规模可编程逻辑器件为 设计载体，以 设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方 式，以 式，以计算机、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，自动完成用 开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用 软件方式设计的电子系统到硬件系统的: 软件方式设计的电子系统到硬件系统的: 逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、 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， 逻辑布局布线、逻辑仿真，直至对于特定目标芯片的适配 编译、逻辑映射、 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的一门新技 术，或称为IES/ASIC自动设计技术。 术，或称为IES/ASIC自动设计技术。
数字系统设计技术发展历史
年代 事件
公元前3000年 公元前 年 1614-1617
第1章绪论eda
1.4 EDA软件系统的构成
EDA软件系统应当包含以下子模块：
设计输入子模块、设计数据库子模块、 分析验证子模块、综合仿真子模块、布局 布线子模块等。
1.5 EDA工具的发展趋势
1. 设计输入工具的发展趋势
1)早期EDA工具设计输入普遍采用原理图输入 方式，以文字和图形作为设计载体和文件， 将设计信息加载到EDA工具，完成设计分析 工作。
3. 20世纪90年代电子系统设计自动化EDA阶段
由用户自己设计芯片，让他们把想设计 的电路直接设计在自己的专用芯片上。设计 师可以在较短的时间内使用EDA工具，利用微 电子厂家提供的设计库来完成数万门
从教学和实用的角度看，应掌握以下内容： 1、大规模可编程逻辑器件； 2、硬件描述语言； 3、软件开发工具； 4、实验开发系统。
－－能方便地发现设计错误
电路修改很麻烦 －－提供方便的修改手段
5）PLD器件的出现改变了这一切
八、PLD出现的背景
1）电路集成度不断提高
SSIMSILSIVLSI
2）计算机技术的发展使EDA技术得到广泛应用 3）设计方法的发展
自下而上自上而下
4）用户需要设计自己需要的专用电路
专用集成电路（ASIC－Application Specific Integrated Circuits）开发周期长，投入大， 风险大
C、ASM… 程序
软件程序编译器 COMPILER
（（aA） 软件语言设计目标流程
CPU指令/数据代码： 010010 100010 1100
VHDL/VERILOG 程序
硬件描述语言综合器 SCYONMTPHEISLIEZRER
（（bB）硬件语言设计目标流程
DQ
JQ K
第1章EDA概述
第1章 EDA概述
本章主要介绍EDA技术发展与主要内容，硬件描述语言 HDL ，EDA技术的层次化设计方法与流程，EDA软件，IP核 与互联网上的EDA资源。 学习目标 了解：EDA技术的主要内容，EDA工具各模块的的主要功 能 理解：EDA技术的层次化设计方法与流程 应用：掌握EDA技术的设计流程
主要内容：
1.1 EDA技术及其发展 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 硬件描述语言 EDA技术的层次化设计方法与流程 EDA工具软件简介 IP核 互联网上的EDA资源 本章小结 思考与练习
1.1 EDA技术及其发展
1.1.1 EDA技术的发展历程 EDA技术是以计算机为工作平台，以EDA软件工具为开发环 境，以硬件描述语言为设计语言，以可编程器件为实验载体，以 ASIC（Application-Specific Interated Circuit）、SoC(System On Chip) 芯片为目标器件，以数字系统设计为应用方向的电子产品自动化设 计过程。 随着现代半导体的精密加工技术发展到深亚微米(0.18～0.35um) 阶段，基于大规模或超大规模集成电路技术的定制或半定制ASIC 器件大量涌现并获得广泛的应用，使整个电子技术与产品的面貌发 生了深刻的变化，极大地推动了社会信息化的发展进程。而支撑这 一发展进程的主要基础之一，就是EDA技术。
1.2 硬件描述语言
表1-1 常见HDL语言列表
1.2 硬件描述语言
Verilog HDL语言是在1983年由GDA（Gate Way DesignAutomation）公司开发的，1989年CDS(Cadence Design System)公司收购了GDA公司, Verilog HDL语言成为CDS公司的私有 财产,1990年CDS公司公开了Verilog HDL语言,成立了OVI(Open Verilog Internation)组织来负责的Verilog HDL。IEEE于1995年制定 了Verilog HDL的IEEE标准即Verilog HDL 1364-1995。Verilog HDL 的增强版本于2001年批准为IEEE标准即Verilog HDL 1364-2001。 Verilog HDL最初是想用来做数字电路仿真和验证的，后来添加了 逻辑电路综合能力。 VHDL（Very high speed integrated Hardware Description Language）语言是超高速集成电路硬件描述语言，在20世纪80年代 后期由美国国防部开发的，并于1987年12月由IEEE标准化（定为 IEEE 1076-1987标准），之后IEEE又对87版本进行了修订，于1993 年推出了较为完善的93版本（被定为ANSI/IEEE 1076-1993标准）， 使VHDL的功能更强大，使用更方便，2008年又推出了IEEE 10762008标准 。
本章主要介绍EDA技术发展与主要内容，硬件描述语言 HDL ，EDA技术的层次化设计方法与流程，EDA软件，IP核 与互联网上的EDA资源。 学习目标 了解：EDA技术的主要内容，EDA工具各模块的的主要功 能 理解：EDA技术的层次化设计方法与流程 应用：掌握EDA技术的设计流程
主要内容：
1.1 EDA技术及其发展 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 硬件描述语言 EDA技术的层次化设计方法与流程 EDA工具软件简介 IP核 互联网上的EDA资源 本章小结 思考与练习
1.1 EDA技术及其发展
1.1.1 EDA技术的发展历程 EDA技术是以计算机为工作平台，以EDA软件工具为开发环 境，以硬件描述语言为设计语言，以可编程器件为实验载体，以 ASIC（Application-Specific Interated Circuit）、SoC(System On Chip) 芯片为目标器件，以数字系统设计为应用方向的电子产品自动化设 计过程。 随着现代半导体的精密加工技术发展到深亚微米(0.18～0.35um) 阶段，基于大规模或超大规模集成电路技术的定制或半定制ASIC 器件大量涌现并获得广泛的应用，使整个电子技术与产品的面貌发 生了深刻的变化，极大地推动了社会信息化的发展进程。而支撑这 一发展进程的主要基础之一，就是EDA技术。
1.2 硬件描述语言
表1-1 常见HDL语言列表
1.2 硬件描述语言
Verilog HDL语言是在1983年由GDA（Gate Way DesignAutomation）公司开发的，1989年CDS(Cadence Design System)公司收购了GDA公司, Verilog HDL语言成为CDS公司的私有 财产,1990年CDS公司公开了Verilog HDL语言,成立了OVI(Open Verilog Internation)组织来负责的Verilog HDL。IEEE于1995年制定 了Verilog HDL的IEEE标准即Verilog HDL 1364-1995。Verilog HDL 的增强版本于2001年批准为IEEE标准即Verilog HDL 1364-2001。 Verilog HDL最初是想用来做数字电路仿真和验证的，后来添加了 逻辑电路综合能力。 VHDL（Very high speed integrated Hardware Description Language）语言是超高速集成电路硬件描述语言，在20世纪80年代 后期由美国国防部开发的，并于1987年12月由IEEE标准化（定为 IEEE 1076-1987标准），之后IEEE又对87版本进行了修订，于1993 年推出了较为完善的93版本（被定为ANSI/IEEE 1076-1993标准）， 使VHDL的功能更强大，使用更方便，2008年又推出了IEEE 10762008标准 。
EDA学习大全PPT课件
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图2-12 原理图管理浏览窗口
36
图2-13 添加/删除元件库对话框
37
2.3 放 置 元 件
1 利用浏览器放置元件
▪ 在如图2-12所示中的【Browse】选项的下拉式选 框中，选中【Libraries】项。
▪ 然后单击列表框中的滚动条，找出元件所在的元 件库文件名，单击鼠标左键选中所需的元件库； 再在该文件库中选中所需的元件。
3
2．印制电路板设计系统
▪ 印制电路板设计系统是一个功能强大的印制电 路板设计编辑器，具有非常专业的交互式布线 及元件布局的特点，用于印制电路板（PCB） 的设计并最终产生PCB文件，直接关系到印制 电路板的生产。
▪ Protel 99 SE的印制电路板设计系统可以进行 多达32层信号层、16层内部电源/接地层的布 线设计，交互式的元件布置工具极大地减少了 印制板设计的时间。
▪ 注意文件名后缀为.sch
24
图2-7 新建原理图文件
25
4 设计管理器
▪ 启动protel99se后设计管理器处于打开状态，以 树状结构显示出设计数据库中的文件、组织形式 和库中各文件间的逻辑关系。
▪ 双击文件夹可展开一个树，并可通过单击小加号 展开分支，单击小减号折叠分支，如图2-8所示。
31
图2-10 文档属性对话框
32
Sheet option标签有以下内容：
▪ 图纸走向（orientation）：landscape为水平走向，portrait为垂直走向。 ▪ 图纸颜色：border color为图纸边框颜色，sheet color为图纸颜色。 ▪ 图纸尺寸：standard style为国际认可的标准图纸，有18种可供选择。
▪ 设计管理器主要用于管理各种文档，包括创建、 打开、关闭和删除设计数据库文件，删除访问成 员和修改密码与权限等操作。
图2-12 原理图管理浏览窗口
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图2-13 添加/删除元件库对话框
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2.3 放 置 元 件
1 利用浏览器放置元件
▪ 在如图2-12所示中的【Browse】选项的下拉式选 框中，选中【Libraries】项。
▪ 然后单击列表框中的滚动条，找出元件所在的元 件库文件名，单击鼠标左键选中所需的元件库； 再在该文件库中选中所需的元件。
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2．印制电路板设计系统
▪ 印制电路板设计系统是一个功能强大的印制电 路板设计编辑器，具有非常专业的交互式布线 及元件布局的特点，用于印制电路板（PCB） 的设计并最终产生PCB文件，直接关系到印制 电路板的生产。
▪ Protel 99 SE的印制电路板设计系统可以进行 多达32层信号层、16层内部电源/接地层的布 线设计，交互式的元件布置工具极大地减少了 印制板设计的时间。
▪ 注意文件名后缀为.sch
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图2-7 新建原理图文件
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4 设计管理器
▪ 启动protel99se后设计管理器处于打开状态，以 树状结构显示出设计数据库中的文件、组织形式 和库中各文件间的逻辑关系。
▪ 双击文件夹可展开一个树，并可通过单击小加号 展开分支，单击小减号折叠分支，如图2-8所示。
31
图2-10 文档属性对话框
32
Sheet option标签有以下内容：
▪ 图纸走向（orientation）：landscape为水平走向，portrait为垂直走向。 ▪ 图纸颜色：border color为图纸边框颜色，sheet color为图纸颜色。 ▪ 图纸尺寸：standard style为国际认可的标准图纸，有18种可供选择。
▪ 设计管理器主要用于管理各种文档，包括创建、 打开、关闭和删除设计数据库文件，删除访问成 员和修改密码与权限等操作。
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3．EDA（Electronic Design Automation）
EDA技术的应用范畴
EDA技术的新发展
（1）电子技术各个领域全方位融入EDA技术。 （2）IP（Intellectual Property）核在电子设计领 域得到了广泛的应用。 （3）嵌入式微处理器软核的出现，更大规模的 FPGA/CPLD器件的不断推出，使得SoPC（System on Programmable Chip，可编程芯片系统）步入实 用化阶段。 （4）用FPGA实现完全硬件的DSP（数字信号处理）处 理成为可能。 （5）在设计和仿真两方面支持标准硬件描述语言的EDA 软件不断推出，系统级、行为验证级硬件描述语言的出现 使得复杂电子系统的设计和验证更加高效。
IEEE标准
硬件描述语言与软件编程语言有本质的区别
综合（Synthesis）
将较高层次的设计描述自动转化为较低层次描述的过程
◆行为综合：从算法表示、行为描述转换到寄存器传输级
（RTL） ◆逻辑综合：RTL级描述转换到逻辑门级（包括触发器） ◆版图综合或结构综合：从逻辑门表示转换到版图表示，或 转换到PLD器件的配置网表表示
综合器是能自动实现上述转换的软件工具，是能将原理图
或HDL语言描述的电路功能转化为具体电路网表的工具
软件编译器和硬件综合器区别
软件程序编译器
C、ASM... 程序
COMPILER
（a）软件语言设计目标流程 硬件描述语言 综合器
CPU指令/数据代码： 010010 100010 1100
VHDL/VERILOG. 程序
1.2.3 IP复用技术与SoC
IP（Intellectual Property）：原来的含义是指 知识产权、著作权，在IC设计领域指实现某 种功能的设计。 IP核（IP模块）：指功能完整，性能指标可 靠，已验证的、可重用的电路功能模块。 IP复用（IP reuse）
IP核与SoC设计
软IP--用VHDL等硬件描述语言描述的功能块，但 是并不涉及用什么具体电路元件实现这些功能。 固IP--完成了综合的功能块。 硬IP--供设计的最终阶段产品：掩膜。
逻辑综合器（Synthesizer）
仿真工具（simulation tools）
1.5 EDA技术的发展趋势
1．高性能的EDA工具将得到进一步发展
超大规模集成电路的集成度和工艺水平不断提高。 市场对系统的集成度不断提出更高的要求。
高性能的EDA工具，其自动化和智能化程度不断提高，为
SoC： SYSTEM on a CHIP
1.3 数字设计的流程
基于 FPGA/CPLD 的数字系统 设计流程
设计输入
1. 原理图输入(Schematic diagrams ) 2、硬件描述语言 (HDL文本输入)
（1）ABEL-HDL （2）AHDL （3）VHDL （4）Verilog HDL
EDA（Electronic Design Automation） 就是以计算机为工作平台，以EDA软件工具为开 发环境，以PLD器件或者ASIC专用集成电路为目 标器件设计实现电路系统的一种技术。 1．电子CAD（Computer Aided Design）
2．电子CAE（Computer Aided Engineering）
嵌入式系统设计提供了功能强大的开发环境。 计算机硬件平台性能大幅度提高，为复杂的SoC设计提供 了物理基础。
1.5 EDA技术的发展趋势
2．EDA技术将促使ASIC和FPGA逐步走 向融合 3．EDA技术的应用领域将越来越广泛
习
题
1
1.1 谈谈自己对EDA技术的认识。 1.2 现代EDA技术的特点有哪些？ 1.3 什么是Top-down设计方式？ 1.4 数字系统的实现方式有哪些？各有什么优缺点？ 1.5 什么是IP复用技术，IP核对EDA技术的应用和发展有 什么意义？ 1.6 用硬件描述语言设计数字电路有什么优势？ 1.7 结合自己的使用情况谈谈对EDA工具的认识。 1.8 基于FPGA/CPLD的数字系统设计流程包括哪些步骤？ 1.9 什么是综合，常用的综合工具有哪些？ 1.10 功能仿真与时序仿真有什么区别？ 1.11 FPGA与ASIC在概念上有什么区别？
现代EDA技术的特征
（1）采用硬件描述语言（HDL）进行设计 （2）逻辑综合与优化 （3）开放性和标准化 （4）更完备的库（Library）
1.2 Top-down设计与IP核复用 1.2.1 Top-down设计 1.2.2 Bottom-up设计 1.2.3 IP复用技术与SOC
1.2.1 Top-down设计
数字系统设计与Verilog HDL
（第4版）
数字系统设计与 Verilog HDL （第4版）
第1章 EDA技术概述 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 EDA技术及其发展 Top-down设计与IP核复用 数字设计的流程 常用的EDA软件工具 EDA技术的发展趋势
1.1 EDA技术及其发展
称为下载。
通常将对基于EEPROM工艺的非易失结构PLD器件
的下载称为编程（Program），将基于SRAM工艺
结构的PLD器件的下载称为配置（Configure）。
1.4 常用的EDA软件工具 集成的 FPGA/CPLD开发工具 逻辑综合器 仿真工具 其他设计工具
集成的FPGA/CPLD开发工具
SYNTHESIZER 为ASIC设计提供的 电路网表文件
（b）硬件语言设计目标流程
布局布线
布局布线可理解为将综合生成的电路逻辑网表映射到
具体的目标器件中实现，并产生最终的可下载文件的
过程。布局布线将综合后的网表文件针对某一具体的 目标器件进行逻辑映射，把整个设计分为多个适合器 件内部逻辑资源实现的逻辑小块，并根据用户的设定 在速度和面积之间做出选择或折中；布局是将已分割
Top-down的设计 须经过“设计—验 证—修改设计—再 验证”的过程，不 断反复，直到结果 能够实现所要求的 功能，并在速度、 功耗、价格和可靠 性方面实现较为合 理的平衡。
1.2.2 Bottom-up设计
Bottom-up设计，即自底向上的设计， 由设计者调用设计库中的元件(如各种门 电路、加法器、计数器等) ，设计组合出 满足自己需要的系统 缺点：效率低、易出错
的逻辑小块放到器件内部逻辑资源的具体位置，并使
它们易于连线；布线则是利用器件的布线资源完成各
功能块之间和反馈信号之间的连接。
仿真（Simulation）
仿真是对所设计电路的功能的验证 功能仿真（Function Simulation） 时序仿真（Timing Simulation）
编程配置
把适配后生成的编程文件装入到PLD器件中的过程
EDA技术的应用范畴
EDA技术的新发展
（1）电子技术各个领域全方位融入EDA技术。 （2）IP（Intellectual Property）核在电子设计领 域得到了广泛的应用。 （3）嵌入式微处理器软核的出现，更大规模的 FPGA/CPLD器件的不断推出，使得SoPC（System on Programmable Chip，可编程芯片系统）步入实 用化阶段。 （4）用FPGA实现完全硬件的DSP（数字信号处理）处 理成为可能。 （5）在设计和仿真两方面支持标准硬件描述语言的EDA 软件不断推出，系统级、行为验证级硬件描述语言的出现 使得复杂电子系统的设计和验证更加高效。
IEEE标准
硬件描述语言与软件编程语言有本质的区别
综合（Synthesis）
将较高层次的设计描述自动转化为较低层次描述的过程
◆行为综合：从算法表示、行为描述转换到寄存器传输级
（RTL） ◆逻辑综合：RTL级描述转换到逻辑门级（包括触发器） ◆版图综合或结构综合：从逻辑门表示转换到版图表示，或 转换到PLD器件的配置网表表示
综合器是能自动实现上述转换的软件工具，是能将原理图
或HDL语言描述的电路功能转化为具体电路网表的工具
软件编译器和硬件综合器区别
软件程序编译器
C、ASM... 程序
COMPILER
（a）软件语言设计目标流程 硬件描述语言 综合器
CPU指令/数据代码： 010010 100010 1100
VHDL/VERILOG. 程序
1.2.3 IP复用技术与SoC
IP（Intellectual Property）：原来的含义是指 知识产权、著作权，在IC设计领域指实现某 种功能的设计。 IP核（IP模块）：指功能完整，性能指标可 靠，已验证的、可重用的电路功能模块。 IP复用（IP reuse）
IP核与SoC设计
软IP--用VHDL等硬件描述语言描述的功能块，但 是并不涉及用什么具体电路元件实现这些功能。 固IP--完成了综合的功能块。 硬IP--供设计的最终阶段产品：掩膜。
逻辑综合器（Synthesizer）
仿真工具（simulation tools）
1.5 EDA技术的发展趋势
1．高性能的EDA工具将得到进一步发展
超大规模集成电路的集成度和工艺水平不断提高。 市场对系统的集成度不断提出更高的要求。
高性能的EDA工具，其自动化和智能化程度不断提高，为
SoC： SYSTEM on a CHIP
1.3 数字设计的流程
基于 FPGA/CPLD 的数字系统 设计流程
设计输入
1. 原理图输入(Schematic diagrams ) 2、硬件描述语言 (HDL文本输入)
（1）ABEL-HDL （2）AHDL （3）VHDL （4）Verilog HDL
EDA（Electronic Design Automation） 就是以计算机为工作平台，以EDA软件工具为开 发环境，以PLD器件或者ASIC专用集成电路为目 标器件设计实现电路系统的一种技术。 1．电子CAD（Computer Aided Design）
2．电子CAE（Computer Aided Engineering）
嵌入式系统设计提供了功能强大的开发环境。 计算机硬件平台性能大幅度提高，为复杂的SoC设计提供 了物理基础。
1.5 EDA技术的发展趋势
2．EDA技术将促使ASIC和FPGA逐步走 向融合 3．EDA技术的应用领域将越来越广泛
习
题
1
1.1 谈谈自己对EDA技术的认识。 1.2 现代EDA技术的特点有哪些？ 1.3 什么是Top-down设计方式？ 1.4 数字系统的实现方式有哪些？各有什么优缺点？ 1.5 什么是IP复用技术，IP核对EDA技术的应用和发展有 什么意义？ 1.6 用硬件描述语言设计数字电路有什么优势？ 1.7 结合自己的使用情况谈谈对EDA工具的认识。 1.8 基于FPGA/CPLD的数字系统设计流程包括哪些步骤？ 1.9 什么是综合，常用的综合工具有哪些？ 1.10 功能仿真与时序仿真有什么区别？ 1.11 FPGA与ASIC在概念上有什么区别？
现代EDA技术的特征
（1）采用硬件描述语言（HDL）进行设计 （2）逻辑综合与优化 （3）开放性和标准化 （4）更完备的库（Library）
1.2 Top-down设计与IP核复用 1.2.1 Top-down设计 1.2.2 Bottom-up设计 1.2.3 IP复用技术与SOC
1.2.1 Top-down设计
数字系统设计与Verilog HDL
（第4版）
数字系统设计与 Verilog HDL （第4版）
第1章 EDA技术概述 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 EDA技术及其发展 Top-down设计与IP核复用 数字设计的流程 常用的EDA软件工具 EDA技术的发展趋势
1.1 EDA技术及其发展
称为下载。
通常将对基于EEPROM工艺的非易失结构PLD器件
的下载称为编程（Program），将基于SRAM工艺
结构的PLD器件的下载称为配置（Configure）。
1.4 常用的EDA软件工具 集成的 FPGA/CPLD开发工具 逻辑综合器 仿真工具 其他设计工具
集成的FPGA/CPLD开发工具
SYNTHESIZER 为ASIC设计提供的 电路网表文件
（b）硬件语言设计目标流程
布局布线
布局布线可理解为将综合生成的电路逻辑网表映射到
具体的目标器件中实现，并产生最终的可下载文件的
过程。布局布线将综合后的网表文件针对某一具体的 目标器件进行逻辑映射，把整个设计分为多个适合器 件内部逻辑资源实现的逻辑小块，并根据用户的设定 在速度和面积之间做出选择或折中；布局是将已分割
Top-down的设计 须经过“设计—验 证—修改设计—再 验证”的过程，不 断反复，直到结果 能够实现所要求的 功能，并在速度、 功耗、价格和可靠 性方面实现较为合 理的平衡。
1.2.2 Bottom-up设计
Bottom-up设计，即自底向上的设计， 由设计者调用设计库中的元件(如各种门 电路、加法器、计数器等) ，设计组合出 满足自己需要的系统 缺点：效率低、易出错
的逻辑小块放到器件内部逻辑资源的具体位置，并使
它们易于连线；布线则是利用器件的布线资源完成各
功能块之间和反馈信号之间的连接。
仿真（Simulation）
仿真是对所设计电路的功能的验证 功能仿真（Function Simulation） 时序仿真（Timing Simulation）
编程配置
把适配后生成的编程文件装入到PLD器件中的过程