第一章 EDA概述

国际上生产FPGA/CPLD的主流公司，并且在国内占有市场 份额较大的主要是Xilinx，Altera，Lattice三家公司。
Xilinx公司的FPGA器件有XC2000，XC3000， XC4000，XC4000E，XC4000XLA，XC5200系列 等，可用门数为1200～18 000；Altera公司的 CPLD器件有FLEX6000，FLEX8000，FLEX10K， FLEX10KE系列等，提供门数为5000～25 000； Lattice公司的ISP-PLD器件有ispLSI1000， ispLSI2000，ispLSI3000，ispLSI6000系列等，集 成度可多达25 000个PLD等效门。

参考书目




<<EDA技术及应用>> 朱正伟 等编著， 清华大学出版社 << CPLD/FPGA的开发和应用>> 徐光辉 等编著 ，电子工业出版社出版 << 数字系统设计与Verilog HDL>> 王金明等 编著 ，电子工业出版社出版 << EDA技术实用教程>> 潘 松 等编著，科 学出版社出版
为了对EDA技术有一个总体印象，下面对EDA
技术的主要内容进行概要的介绍。
可编程逻辑器件：
1. 大规模可编程逻辑器件 可编程逻辑器件(简称PLD)是一种由用户编程以实现某种逻辑 功能的新型逻辑器件。FPGA和CPLD分别是现场可编程门阵列和 复杂可编程逻辑器件的简称，现在，FPGA和CPLD器件的应用已 十分广泛，它们将随着EDA技术的发展而成为电子设计领域的重 要角色。



综合器：将设计者在EDA软件平台上完成的针 对某个系统项目的HDL，原理图或波形图描述，针 对给定的可编程逻辑器件，进行编译、优化、转换 和综合，最终获得门级电路甚至更底层的电路描述 文件。 它的功能就是将软件描述与给定的硬件结构用 某种网表文件的方式联系起来，显然综合器是软件 描述与硬件实现的一座桥梁。综合过程就是将电路 和高级语言描述转换成低级的、可与FPGA/CPLD 或构成ASIC门阵列基本结构相映射的网表文件。 综合器可由专业的第三方公司提供。
本书所讲的EDA技术是指电子设计自动化技术， 是面向电子设计工程师的，是EDA工程狭义的定义 范围。

概括地说，EDA技术，就是以计算机
为基本工作平台，以硬件描述语言为系统逻
辑描述的主要表达方式，以EDA工具软件为
开发环境，以大规模可编程逻辑器件为设计
载体，以专用集成电路ASIC、单片电子系 统SOC芯片为目标器件，以电子系统设计为 应用方向的电子产品自动化设计过程。

EDA技术主要应用于数字系统的自动化设计， 该领域软、硬件技术都比较成熟，模拟电子技术的 EDA正进入实用阶段。 综上所述，EDA就是利用计算机，通过软件方 式的设计和测试，达到对既定功能的硬件系统的设 计和实现。为此，典型的EDA工具中必须包含两个 特殊的软件包，或其中之一，即综合器和适配器。
1.3 EDA技术的发展历程
EDA技术伴随着计算机、集成电路、电子系统设计的发展， 经历了计算机辅助设计(Computer Assist Design，简称CAD)、计 算机辅助工程设计(Computer Assist Engineering Design，简称CAE) 和电子设计自动化(Electronic Design Automation，简称EDA)三个 发展阶段。
EDA技术的涵义 EDA技术的特点 EDA技术的发展历程 EDA技术的知识体系 EDA技术的发展趋势 EDA技术的应用展望 ASIC的概念和分类
1.1 EDA技术的涵义
什么是EDA技术？ Electronic Design Automation 即:
电子设计自动化
是从CAD、CAM、CAT、CAE的概念发展而来的。 CAD: 计算机辅助设计 CAM: 计算机辅助制造 CAT: 计算机辅助测试 CAE: 计算机辅助工程设计
2、仿真
3、下载
下载线
4、验证结果
实验板
实验箱俯视图
核心芯片俯视图
BACK

EDA工程是近几年迅速发展起来的计算机软件、 硬件和微电子交叉的现代电子设计学，涉及计算机 操作、电路理论、微电子科学等众多领域，内容广 泛，综合性强。

EDA工程广义定义的范围包括：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、印制电路板设计自动化、仿真与测试故障 诊断以及形式验证自动化。

适配器：将由综合产生的网表文件配置于指定 的目标器件中，产生最终的下载文件，如JEDEC格 式的文件。 适配器由FPGA/CPLD供应商自己提供，因为 适配器的适配对象直接与器件结构相对应。

1.2 EDA技术的特点
利用EDA技术进行电子系统的设计，具有以下 几个特点：


① 用软件的方式设计硬件； ② 用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有 关的开发软件自动完成的； ③ 设计过程中可用有关软件进行各种仿真； ④ 系统可现场编程，在线升级； ⑤ 整个系统可集成在一个芯片上，体积小、功耗低 、可靠性高。因此，EDA技术是现代电子设计的发 展趋势。

EDA技术就是以计算机为工具，利用EDA软 件进行电子电路的设计，它使得硬件设计软 件化，是现代电子产品设计的核心技术。
2．课程基本要求 （1）课程目标： 通过本课程的学习，学生应能： 理解可编程逻辑器件的基本结构和原理 掌握现代EDA技术的设计思想和设计方法 掌握VHDL硬件描述语言的设计方法和技巧 掌握EDA设计软件“MAX+PlusII”的使用方法，能 够利用其进行数字电子系统的设计

（2）课程内容简介： 本课程介绍了目前广泛使用的大规模可编程 逻辑器件的结构、特点、性能和发展趋势， 国际标准VHDL硬件描述语言的程序结构、 语言要素、常用语句及应用方法，EDA设计 软件 “MAX+PlusII”， EDA技术的基本概念 、设计方法和大量实例，使学生能够充分掌 握现代EDA技术的基本概念和基本设计方法 。
பைடு நூலகம்
课程章节安排
第一章 EDA概述 第二章 可编程逻辑器件 第三章 EDA设计流程与开发工具 第四章 VHDL硬件描述语言 第五章 VHDL程序设计基础 第六章 MAX+plus Ⅱ使用进阶 第七章 数字系统EDA设计举例 第八章 EDA实验
本次课内容
第1章 EDA概述



1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
在此过程中，设计者只需利用硬件描述语言
HDL，在EDA工具软件中完成对系统硬件功能的描
述，EDA工具便会自动地完成逻辑编译、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，设计者就可以得到最终 形成的集成电子系统或专用集成芯片。 尽管目标系统是硬件，但整个设计和修改过程 如同完成软件设计一样方便和高效。
使用教材：

《EDA应用技术》
焦素敏 主编 清华大学出版社 北京 2005年4月第1版
课程介绍

1．课程性质及其它课程的分工与联系 （1）课程性质：


《EDA应用技术》是应用电子专业及其相 近专业的重要专业课。它涵盖了现代EDA技 术的两大基础，既可编程逻辑器件和EDA设 计工具，以及利用现代EDA技术进行电子电 路设计的方法，是一门综合性强、内容先进 、实践性强的电子专业课程。

编译器和综合器功能比较
C、ASM... 程序
软件程序编译器
COMPILER
CPU指令/数据代码： 010010 100010 1100
（a）软件语言设计目标流程
VHDL/VERILOG. 程序
硬件描述语言 综合器
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
EDA与传统电子设计方法的比较
自顶向下、自底向上的设计方法
传设计方法的缺点是： EDA技术有很大不同：
1) 复 杂 电 路 的 设 计 、 调试十分困难。2)如果 某一过程存在错误，查 找和修改十分不便。3) 设计过程中产生大量文 档，不易管理。4)对于 集成电路设计而言，设 计实现过程与具体生产 工艺直接相关，因此可 移植性差。5)只有在设 计出样机或生产出芯片 后才能进行实测。
高集成度、高速度和高可靠性是FPGA/CPLD最明显的特点， 其时钟延时可小至ns级，结合其并行工作方式，在超高速应用 领域和实时测控方面有着非常广阔的应用前景。在高可靠应用 领域，如果设计得当，将不会存在类似于MCU的复位不可靠和 PC可能跑飞等问题。FPGA/CPLD的高可靠性还表现在几乎可将
整个系统下载于同一芯片中，实现所谓片上系统，从而大大缩
小了体积，易于管理和屏蔽。
2. 硬件描述语言(HDL) 常用的硬件描述语言有VHDL、Verilog、ABEL。 VHDL：作为IEEE的工业标准硬件描述语言，在电子工程 领域，已成为事实上的通用硬件描述语言。 Verilog：支持的EDA工具较多，适用于RTL级和门电路级 的描述，其综合过程较VHDL稍简单，但其在高级描述方面不 如VHDL。 ABEL：一种支持各种不同输入方式的HDL，被广泛用于 各种可编程逻辑器件的逻辑功能设计，由于其语言描述的独立 性，因而适用于各种不同规模的可编程器件的设计。 有专家认为，在新世纪中，VHDL与Verilog语言将承担几 乎全部的数字系统设计任务。
EDA（Electronics Design Automation)技术 EDA技术以计算机为基本工具、借助于软件设计平台，自动完
成数字系统的仿真、逻辑综合、布局布线等工作。最后下载到