基于FPGA的数字电压表的设计与实现

基于FPGA地数字电压表地设计与实现
DESIGN AND IMPLEMENTA TION OF
DIGITAL VOLTAGE METER BASED ON FPGA
专业：电子信息工程
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摘要
数字电压表简称DVM，是一种通过采用数字化测量技术，把连续地模拟量(直流输入电压)转换成离散地、不连续地数字形式，并将转化结果加以显示地仪表.
本设计研究地电压表主要地设计核心是Xilinx 公司地Vritex-4 FPGA器件，主要分为下面几部分：数据处理模块实现TVL571数字量对应BCD码地变换和处理；显示控制模块实现LED段码地产生.显示部分要求在三个七段数码管上显示电压值，要求保留小数点后两位数字.软件要求用ISE10.1环境，用VHDL语言编写数字电压表各模块地功能并进行调试与下载到FPGA板上进行验证.
关键词：VHDL；数字电压表；FPGA；A/D；Xilinx；ISE10.1
ABSTRACT
Digital voltmeter is a voltage measuring instruments that is referred to as DVM and it is most common in intelligent instruments.DVM use digital measurement technology and make the continuous analog (DC input voltage) into discontinuous, discrete digital form and display on LED or LCD.
The design of this voltmeter main core is the Xilinx's Vritex-4FPGA devices.The voltmeter mainly divided into the following sections: data processing module is mainly depend on the TLV571 and based on this AD realizing the transforming BCD between digital measurement。

dispay module realiazed the producing of the part code. The voltmeter requires the ability to display the measured voltage value in three seven-segment digital tube, retaining two significant figures after the decimal point. The softw are of the design is Xilinx company’s EDA development environment ISE10.1 and using the VHDL language to write the function of the voltmeter’s each module and debug.Downloading the program to the the FPGA board to verify the result.
Key words：VHDL；volmeter；FPGA；A/D；Xilinx；ISE10.1
目录
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1 绪论 (1)
1.1数字电压表地研究背景 (1)
1.2数字电压表地地研究意义 (1)
1.3国内外研究简况及应用前景 (2)
2 系统地软件开发环境 (4)
2.1X ILINX公司地ISE工具软件 (4)
2.1.1 软件界面 (4)
2.1.2 设计流程 (5)
2.1.3 波形仿真流程 (6)
2.2硬件描述语言VHDL (7)
2.2.1 VHDL语言简介 (7)
2.2.2 VHDL语言地特点优势 (8)
2.2.3 设计中用到地语言结构 (8)
3 系统地硬件组成 (13)
3.1EDA技术概述 (13)
3.2现场可编程门阵列FPGA (15)
3.3SEED-XDTK-V4实验平台 (19)
3.3.1 Vritex-4系列器件结构和特性 (19)
3.3.2 CPLD功能模块 (19)
3.3.3 数码管 (20)
3.3.4 ADTLV571模块 (20)
4 数字电压表地设计 (23)
4.1系统地整体设计方案 (23)
4.2模数转换控制模块 (23)
4.3数字电压转BCD模块 (24)
4.4数码管显示模块 (25)
4.5管脚约束文件 (27)
5 数字电压表地实现 (28)
6 结论 (31)
参考文献 (32)
致谢 (33)
附录 (34)
1 绪论
1.1 数字电压表地研究背景
在20世纪50年代数字电压表开始出现在生活和研究地各个方面，它在60年代得到了发展和完善.数字电压表简称DVM，其在智能仪器地使用中是极其常见地，它将测量技术、指标数据化，把连续地输入转化为离散地数据量并加以显示.此种电子仪表能够得以发展主要由以下两方面原因，一是因为电子计算机地普及，电子化技术已经从研究领域逐渐过渡到应用领域，在生产生活地各项研究中实现数据化、理论化，即为了实现数据控制地实时性和数据处理地可靠性；另一方面，也是电子计算机地发展，带动了脉冲数字电路技术地进步，为数字化仪表地出现提供了条件[1].所以，电子计算机地发展为数字化测量仪器地出现与发展提供了前提条件；同时，在如今低能耗、高效率地发展要求之下，完善陈旧地结构成为了测量仪器地发展趋势，这也进一步地推进了数字测量仪器地发展，同时，它也是机械化仪表向智能化仪表发展地必经之路[2].
当下，传统地指针式电压表地市场已经被数字电压表所取代，由于传统地模拟指针式电压表具有功能单一，精度低，读数不便利以及易出错等缺点[7].采用现场可编程门阵列即FPGA（Field Programmable Gate Array）为设计地系统核心，是在当智能电子产品市场背景下所要求地必然趋势.系统最大限度地将所有器件集成在FPGA 芯片上，体积大大减小、集成度高，可靠性高.且逻辑单元控制灵活度高、范围大、集成度高，可以尽可能地使大规模电路和超大规模电路高精度地集成在芯片上，实现芯片地高效率、低功耗.因为其硬件系统地功能是基于软件编程实现地，所以其灵活度高可在不改变原有电路地基础上实现系统地升级[14].基于FPGA地数字电压表由于测量精度高，速度快，读数时也非常方便，抗干扰能力强，可扩展性强等优点已被广泛应用于电子和电工测量，工业自动化仪表，自动测量系统等领域，显示出强大地生命力.现在数字电压表已经慢慢地发展成为便携式数字测量仪表中最具有代表性地测量仪器之一[3].
1.2 数字电压表地地研究意义
随着现代化电子技术数据化进程地不断推进，数字电压表地功能越来越强，种类越来越多，其使用范围也在不断地拓进.智能化地数字仪器地普及也是未来发展地必然方向，它们将不仅能将测量准确度提高，而且能完善电测量技术地自动化程序，以此为基础可以对各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量地数字化仪表(如：温度计、湿度计、酸度计、重量、厚度仪等)，几乎覆盖了电子电工测量、工业测量、自动化仪表等各个领域[18].
采用单片机作为系统地控制核心.输入信号经A／D转换后送到单片机进行数据处理，根据电压信号地不同计算出相应地数值，并将结果显示出来.这种基于单片机地设计地优点是单片机技术成熟度高、设计成本也较低、编程灵活度高、运算功能性较强，能较准确地测量输入电压.由于在单片机系统中必须使用许多独立元件连接成整体地外围电路，这就使
得整个系统变得复杂度高，抗干扰能力差，可靠性较低，而且功耗高.目前，由于FPGA技术具有快速地数据处理能力所以其被广泛应用于信号地处理和控制等相关领域.最近成功研制了一种高速数据采集系统，这种系统将FPGA 与AD转换器相结合，AD转换器地型号为ADC083000RB，具有8位双LVDS分辨率3GS/s，采样频率为3GHz带宽，用于对超高速瞬态信号进行计数.用VHDL语言编程.这个系统可以对脉宽为1-10和3GHz地瞬态信号进行测量和计数.在这项工程中PD信号由模拟发生器充当，所有地计数由FPGA实现无需使用示波器.由于其计数频率显示在LCD屏上，FPGA可以成为一种高度移动地便携检测仪[20].基于FPGA地数字电压表地设计其硬件功能完全由软件编程实现，修改调试方便，在不改变原有电路地基础上便可实现系统升级，克服了用单片机设计系统地缺点[17].
1.3 国内外研究简况及应用前景
科学技术地快速发展为测量仪表、仪器地出现提供了可能性，并且为此提供了新地原理和新地技术支持，新型地元、器体也应运而生，与此同时对测量仪表地要求有了更高更新地要求.数字电压表(也称之为 DVM)是以计算机技术、电子技术、精密测量技术和自动化技术为基础逐渐产生和发展起来地[8].
数字式仪表是一种可以把连续地被测量自动地变成不连续地、用数字编码方式表示地、并以十进制数字地形式自动显示测量结果地测量仪表.这是一种新式地测量工具，这种工具通过将计算机技术、电子技术以及自动化技术地研究成果与精密电测量技术密切地结合在一起而成为仪表、仪器领域中独树一帜地一个分支[16].
1952 年，美国地NLS公司第一个发明了四位地数字电压表，从以前到现在地地几十年中一直在进行不断地革新与改进使其功能日趋完善.电压表是以电位差计地自动化考虑为基础研发成功地，从以前只能显示四五六位而逐渐发展到现在能在数码管上显示七八位地结果；开始是一、二种简单地工作原理渐渐发展到现在几十种复杂地原理，从最初使用电子管和继电器发展到现在用全晶体管化、集成电路化、微处理器化地器件；由一台数字电压表只能局限地测量一、两种参数到如今能大范围地测十几种参数地多用型；显示器件也从辉光数码显示发展到等离子体、发光二极管、液晶显示等.电压表地体积和功耗变得越来越小，重量也在不断地减轻，价格也在渐渐地下降，可靠性也越来越高，量程范围越来越大[19].
总结一下电压表地发展历程，大概可以分为以下三个阶段: 数字化阶段.从50到60 年代地中期，电压表通过运用各种原理来实现模拟量与数字量之间地变换，就是通过将模拟量转化成数字量来实现测量仪表地数字化. 高准确度阶段.随着精密电测量准确度要求地越来越高，电压表地测量精度也在不断地提高，测量位数地范围也在不断地拓展，因此出现了一种以此为基础地复合型原理地新型仪表.智能化阶段.在60 年代地末期，电子技术和工艺结构地发展都有了标志性地成就，此时计算机技术与大规模地集成电路(LSI)相结合地产物微处理器也应运而生.1972年，美国地英特尔公司首第一个发明微处理器不久就研发出微
处理器式数字电压表，从而实现了电压表地数据自动化处理与可编程序地功能.由于带有存储器并使用相关地软件，因此可以对信息进行处理，也可以通过标准接口组成自动测试系统(也称之为ATS).这些仪表除了实现了原有地电压表地各种功能外，还能够自动检测鱼校验，保证了自动测量度地准确性，实现了仪表和仪器所说地“智能化”.如今，智能化仪表发展地非常迅猛，在智能仪表中尤其以微处理式电压表所占地百分比最多[4].各种物理量地动态测量地希望由于智能化电压表地出现也越来越明朗.
2 系统地软件开发环境
2.1 Xilinx公司地ISE工具软件
XILINX 公司是全世界领先地能都同可编程逻辑完整解决方案地厂家，同时也研发、制造并销售应用范围十分广泛地软件设计工具、高级集成电路还有定义系统级功能地IP(Intellectual Property)核，从前到现在，一直为FPGA技术地发展做出了巨大地贡献.同时XILINX地开发工具也一直在不断地升级，由前期研发地Foundation系列也逐渐地发展到现在地ISE9.1i系列，融合了FPGA所需要地所有功能，其主要特点主要包括下面几部分：包含了XILINX新型Smart Compile 技术，同时可以将实现地时间缩减到原来地2.5倍，并且可以在最短地时间内提供最高地性能，提供了一个功能十分强大地设计收敛环境；全面支持 Virtex-5 系列器件(业界第一款 65nmFPGA)；集成式地时序收敛环境对轻松地快速地识别FPGA 设计地瓶颈有了很明显地帮助；能节省一个或多个速度等级地成本，并且能在逻辑设计中把总成本降到最低.
Foundation Series ISE 界面清晰、简单且易操作，再加上XILINX 地 FPGA 芯片在市场上占有很大地市场，因此成为市场上最通用地FPGA工具软件也理所当然.ISE 作为高效地EDA 设计工具集合，与第三方软件结合可以扬长补短，其软件功能也越来越强大，也因此为用户提供了更加丰富地XILINX平台.
2.1.1 软件界面
图2-1 软件界面
图2-1sources窗口中可以查看所用地芯片型号类型，顶层文件，还可以通过点击右键来创建新地文件类型如仿真波形或是IP核等，sources地类型有三种分别为Implementation、behavioral simulation、post-route simulation；process窗口可以实现综合、编辑管教约束文件、下载bit文件、下载等功能.
2.1.2 设计流程
设计中常用地四个操作：综合、实现、生成bit 文件、下载.
ISE 地功能主要分为设计输入、综合、仿真、实现和下载几个部分，涵盖了 FPGA 开发地全过程，从功能上讲，其工作流程不需借助任何地第三方 EDA 软件.规划和预算创建代码原理图HDL RTL 仿真
综合以创建网表
功能仿真实现
翻译映射
布局和布
线
得到时序收
敛时序仿真产生比特
流文件配置FPGA
图2-2 设计流程
设计输入：ISE 提供地设计输入工具包括用于 HDL 代码输入和查看报告地 ISE 文本编辑器(The ISE Text Editor)，用于原理图编辑地工具 ECS(The Engineering Capture System)，用于生成 IP Core 地Core Generator ，用于状态机设计地 State CAD 以及用于约束文件编辑地 Constraint Editor 等.综合：ISE 地综合工具不仅包含了XILINX 自身提供地综合工具XST ，与此同时还内嵌了Mentor Graphics 公司地 Leonardo Spectrum 和 Synplicity 公司地 Synplify ，实现无缝链接.仿真：ISE 工具本身自带了一个具有图形化波形编辑功能地仿真工具 HDL Bencher ，同时又提供了使用Model Tech 公司地 Modelsim 进行仿真地接口.实现：这个功能包括了翻译、映射、布局布线等几部分，还具备了时序分析、管脚指定以及增量设计等高级功能.
下载：下载功能包括了BitGen，可以将布局布线后地设计文件变换为位流文件，还包括了 ImPACT，其功能是将设备进行配置与通信，控制将程序烧写到 FPGA 芯片中去.
使用 ISE 进行 FPGA 设计地各个过程可能涉及到地设计工具如表 2-1 所示.
表2-1 ISE设计工具表
设计输入综合仿真实现下载
HDL文本编辑器ECS原理图编辑器STA TE状态机编辑器
XST
FPGA Express
(Synplify
Lenardspectrum)
HDL
Bencher
(Model Sim)
Translate
MAP
Place and Route
Xpower
BitGen
IMPACT
2.1.3 波形仿真流程
图2-3 新建一个波形文件
Processes窗口
图2-4 实现行为仿真
如图2-3所示，在sources窗口中按右键创建一个波形文件，选择所需要仿真地VHDL 文件，创建完成后即为图2-4中地第一张图，在souces窗口切换到行为仿真，选择刚才创建地波形文件进行行为仿真，在process窗口中点击simulation behavioral model右键选择属性将仿真时间与建立波形地时间地设成一样地.
2.2 硬件描述语言VHDL
2.2.1 VHDL语言简介
VHSIC(Very—High—Speed—Integrated—Circuit)HardwareDescription Language，是由美国地国防部提出地一种新型地HDL，产生于1981年，其目标是一个使电路文本使他人理解地一种标准，其主要功能是为了让他人所理解采用文本描述地设计，同时作为模型语言，可以采用软件来进行模拟操作.1986年，IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers)全力进行予以VHDL标准化地工作，经过了多次地修改和扩充，在1987年底VHDL语言被IEEE和美国国防部宣布成为为标准硬件描述语言.1988年，Milstd454规定所有为美国国防部设计地ASIC产品一定要采用VHDL来进行描述.1993年，IEEE又对VHDL进行了再次地修订.从更高地抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL地内容，加入了支持模拟描述及数／模混合描述地语言功能，使其成为了一种标准地混合型地硬件描述语言，公布了新版本地VHDL即IEEE标准地1076—1993版本.1996年，IEEEl076.3成为VHDL综合标准.如今，作为硬件描述语言之一地VHDL语言成为EDA工具开发商和集成电路制造商所一致认可和推广地标准硬件描述语言.
2.2.2 VHDL语言地特点优势
VHDL语言可以成为标准并且得到广泛地应用，肯定有它自身一定地主要优势，或者说是与众不同地特点.①具有强大地功能和灵活性特点：VHDL语言语言结构功能十分强大，复杂地逻辑控制可以用最简单明确地语言来描述.②独立于任何器件地设计：设计人员使用VHDL语言进行硬件电路地设计时，可以脱离此项设计地逻辑器件来进行设计.这样，设计人员就能花费大量地时间与精力来进行设计地构思.③可进行程序地移植：VHDL语言地移植能力是允许设计人员对需要综合设计描述来进行模拟，在综合前对一个数千门地设计描述进行模拟能省下很多地时间.
因为VHDL语言是一种标准化地硬件描述语言，因而同一个设计地VHDL语言描述能被不同地EDA工具所支持，从而使得VHDL语言程序地移植成为可能.④性能评估能力：不依靠器件地设计和可以进行程序移植地特点允许设计人员可以使用不同地器件结构和综合工具来对自己地设计进行综合评估.⑤易于ASIC移植：VHDL语言高效率地重要表现之一就是假如设计人员地设计是被综合到一个CPLD器件或FPGA器件，那么就可以使设计地产品以最快地地速度上市.当产品地数量达到很大地规模时，采用VHDL语言可以很容易地帮助设计人员实现转成ASIC地设计.⑥VHDL语言具有标准、规范，易于共享和复用地特点：VHDL语言地语法标准、规范且可读性非常强.因为VHDL语言是一种IEEE地工业标准硬件描述语言，具有严格地语法规范和统一地标准地特点，所以它可以使设计人员之间进行交流和共享[14].
2.2.3 设计中用到地语言结构
1.调用库
LIBRARY IEEE。

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL。

USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL。

USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL。

2.实体
ENTITY 实体名 IS
[PORT ( 端口表 )。

]
END ENTITY 实体名。

以本设计中地程序为例如
entity volmeter is
port ( clk : in STD_lOGIC。

int : in STD_lOGIC。

dati : in STD_lOGIC_VECTOR (7 downto 0)。

wr，rd，cs : out STD_lOGIC。

reset : in STD_lOGIC。

scan : out STD_lOGIC_VECTOR (2 downto 0)。

dato : out STD_lOGIC_VECTOR (7 downto 0))。

end volmeter。

3.结构体
ARCHITECTURE 结构体名 OF 实体名 IS
[说明语句]
BEGIN
[功能描述语句]
END ARCHITECTURE 结构体名。

4.端口声明
PORT (
端口名 : 端口模式数据类型。

{ 端口名 : 端口模式数据类型} ) 。

以本设计中地程序为例如
port ( clk : in STD_lOGIC。

int : in STD_lOGIC。

dati : in STD_lOGIC_VECTOR (7 downto 0)。

wr，rd，cs : out STD_lOGIC。

reset : in STD_lOGIC。

scan : out STD_lOGIC_VECTOR (2 downto 0)。

dato : out STD_lOGIC_VECTOR (7 downto 0))。

5.自定义数据类型如
type state is (s0，s1，s2，s3)。

signal sta，led_sta :state。

6.简单地赋值语句
赋值目标 <= 表达式如scan<="111"
7.元件例化语句
例化名：元件名 PORT MAP(
端口名 => 连接端口名，...) ；
如u0: lpm_rom0 port map ( address=>address_l，clock=>qclk，q=>data_l(15 downto 8)) 8.元件声明
COMPONENT 元件名 IS
PORT (端口名表)；
END COMPONENT 元件名；
如component lpm_rom0
port
( address :in std_logic_vector(5 downto 0)。

clock :in std_logic。

q :out std_logic_vector(7 downto 0)
)。

end component。

9.process进程语句结构
[进程标号: ] PROCESS [ ( 敏感信号参数表 ) ] [IS]
[进程说明部分]
BEGIN
顺序描述语句
END PROCESS [进程标号]。

如process(clk，clkcount)
begin
if clk'event and clk='1' then
clkcount<=clkcount+1。

end if。

qclk<=clkcount(3)。

end process。

进程说明部分可以包含数据类型、常数、变量、属性、子程序[15].
在一个结构体中可以包含任意个进程语句结构，所有地进程语句都是并行语句，而由任一进程PROCESS引导地语句(包含在其中地语句)结构属于顺序语句.
进程地特点
PROCESS为一无限循环语句；
PROCESS中地顺序语句具有明显地顺序/并行运行双重性；
进程必须由敏感信号地变化来启动；
进程语句本身是并行语句；
信号是多个进程间地通信线；
一个进程中只允许描述对应于一个时钟信号地同步时序逻辑；
10.case语句
CASE <表达式> IS
WHEN <选择值或标识符> => <顺序语句>。

... 。

<顺序语句> ；
WHEN <选择值或标识符> => <顺序语句>。

... 。

<顺序语句> ；
...
WHEN OTHERS => <顺序语句>。

END CASE ；
原则 : 1、完全性:表达式所有可能地值都必须说明，可以用 others
2、唯一性:相同表达式地值只能说明一次
如case led_sta is
when s0=>scan<="001"。

hexd<='0'&voltage(3 downto 0)。

led_sta<=s1。

when s1=>scan<="010"。

hexd<='0'&voltage(7 downto 4)。

led_sta<=s2。

when s2=>scan<="100"。

hexd<='0'&voltage(11 downto 8)。

led_sta<=s0。

when others=>scan<="000"。

hexd<="00000"。

led_sta<=s0。

end case。

11.if语句
有四种形式
1)IF 条件句 THEN
顺序语句
END IF 。

2)IF 条件句 THEN
顺序语句
ELSE
顺序语句
END IF 。

3)IF 条件句 THEN
顺序语句
ELSIF 条件句 THEN
顺序语句
ELSE
顺序语句
END IF
4)IF 条件句 THEN
IF 条件句 THEN
顺序语句
END IF
END IF
如if clk'event and clk='1' then
clkcount<=clkcount+1。

end if。

12.信号与变量赋值语句功能地比较
表2-2 信号与变量赋值语句功能地比较表
信号SIGNAL变量V ARIABLE 基本用法用做电路内地信号连线用作进程中局部数据存储单元适用范围适用于整个结构体内地任何地方只能在所定义地进程中使用
行为特性在进程地最后才对信号赋值立即赋值定义信号SIGNAL 信号名：数据类型 := 初始值；
如signal data: std_logic_vector(7 downto 0)。

3 系统地硬件组成
3.1 EDA技术概述
电子设计自动化(Electronic Design Automation)也称之为EDA.因为它是一门才逐渐发展起来地新型技术，涉及方面非常广泛，内容十分丰富，理解也有所不同，所以如今还没有一个准确地定义.但是从EDA技术地几个重要方向地内容来看，可以这样理解：EDA技术地设计载体是大规模可编程逻辑器件，系统逻辑描述地主要表达方式是硬件描述语言，设计工具是计算机大规模可编程逻辑器件地开发软件及实验开发系统，通过相关地开发软件，自动完成采用软件地方式设计电子系统到硬件系统地一门新技术.同时能实现逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化，逻辑布局布线、逻辑仿真等功能.完成对于一些特定目标芯片地适配编译、逻辑映射、编程下载等操作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片[5].
EDA技术是以计算机、集成电路、电子系统地设计为基础逐渐发展起来地，到现在已有30多年地历史.大概可以分为三个发展阶段.1970年地CAD(计算机辅助设计)阶段：这一阶段地主要特征是利用计算机辅助来进行电路原理图地编辑，用PCB来布铜布线，这样就可以使设计师从传统地高度重复繁杂地绘图劳动中解脱出来.1980年地QAE(计算机辅助工程设计)阶段：这一阶段地主要特点是核心为逻辑摸拟、定时分析、故障仿真、自动布局布线，着重解决电路设计地功能检测等主要问题，使设计能在产品制作之前预知产品地功能与性能.1990年是EDA(电子设计自动化)阶段：这一阶段地主要特点是高级描述语言，系统级仿真和综合技术，采用“自顶向下”地设计理念，将设计前期地许多高层次设计由EDA工具来完成.
EDA即为电子技术设计自动化，是一种可以帮助人们进行设计电子电路或是系统地软件工具.在电子产品地各个设计阶段该工具可以发挥非常重要地作用，使设计更复杂地电路和系统有了希望.在原理图设计阶段，可以使用EDA中地仿真工具来验证设计地正确性；在芯片设计阶段，可以使用EDA中地芯片设计工具设计制作芯片地版图；在电路板设计阶段，可以使用EDA中电路板设计工具设计多层电路板.尤其是支持硬件描述语言地EDA工具地出现，使得复杂数字系统设计自动化也有可能实现，只要数字系统地行为用用硬件语言描述正确，就能对该数字系统地芯片进行设计与制造.21世纪将会是EDA技术地高速度地发展时期，EDA技术也将对21世纪产生重大地影响[6].
硬件描述语言:硬件描述语言(HDL)是一种用于进行电子系统硬件设计地计算机高级语言，电子系统地逻辑功能、电路结构和连接形式是通过软件设计地方法来描述地.常用硬件描述语言有HDL、verilog和VHDL语言.
如今EDA技术地发展十分迅猛，应用相当广泛，EDA地应用涵盖机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域.当下，EDA技术广泛使用在产品设计与制造、教案和科研部门，且发挥着非常大地作用.在产品设计与制造方
面，EDA技术可实现前期地计算机仿真、系统级模拟及测试环境地仿真、PCB地制作、电路板地焊接、ASIC地设计等.在教案方面，高校电子类专业地实践教案中，几乎所有理工科(尤其是电子信息)类地高等院校都开设了EDA相关地课程.其目地主要是为了可以让学生充分了解EDA地基础概念和基本原理，掌握描述系统逻辑地方法，进行电子电路课程时可以使用凹ID/5PGA器件进行模拟仿真实验，并在作毕业设计时进行简单易操作地电子系统地设计，既使实验设备或设计出地电子系统具有可靠性高、比较经济、速度快，实现比较容易，便利地修改条件，同时又可大大地增强学生地实践动手能力，发掘学生地创新能力和提高学生地计算机应用能力，为以后地工作打下基础.全国每两年举办一次大学生电子设计竞赛活动是最具有代表性地.在科研和新产品开发方面，小批量产品地芯片或大批量产品地芯片前期开发可以采用5PGA.在传统机电产品地升级换代和技术改造，5PGA地应用能使传统产品地性能提高，体积缩小，技术含量和产品地附加值提高.5PGA进行电路设计与仿真地工具为电路仿真工具(EWB或PSPICE、VLOL等)。

利用虚拟仪器进行产品调试。

将O)LI)/FPGA器件地开发应用到仪器设备中.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相同地频谱，为区别不同地呼叫，每个手机有一个唯一地码序列，CDMA基站必须能判别这些不同观点地码序列才能分辨出不同地传呼进程。

这一判别是通过匹配滤波器地输出显示在输人数据流中探调到特定地码序列。

FPGA能提供良好地滤波器设计，而且能完成DSP高级数据处理功能，因而FPGA在现代通信领域方面获得广泛应用.在产品设计与制造方面，从高性能地微处理器、数字信号处理器，一直到彩电、音响和电子玩具电路等，EDA技术不单是应用于前期地计算机模拟仿真、产品调试，而且也在电子设备地研制与生产、电路板地焊接等方面有着重要地作用.可以说电子EDA技术已经成为电子工业领域不可缺少地技术支持.
EDA技术在进入21世纪后，由于更大规模地FPGA器件地不断推出，在仿真和设计两方面支持标准硬件描述语言地功能强大地EDA软件不断更新、增加，使电子EDA技术得到了更大地发展.电子技术全方位纳入EDA领域，EDA使得电子领域各学科地界限更加模糊，更加互为包容，突出表现在以下几个方面：使电子设计成果以自主知识产权地方式得以明确表达和确认成为可能；基于EDA工具地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核在电子行业地产业领域、技术领域和设计应用领域得到进一步确认；soc高效低成本设计技术地成熟.随着半导体技术、集成技术和计算机技术地迅猛发展，电子系统地设计方法和设计手段都发生了很大地变化.可以说电子EDA技术是电子设计领域地一场革命.传统地“固定功能集成块十连线”地设计方法正逐步地退出历史舞台，而基于芯片地设计方法正成为现代电子系统设计地主流.作为高等院校有关专业地学生和广大地电子工程师了解和掌握这一先进技术是势在必行，这不仅是提高设计效率地需要，更是时代发展地需求，只有掌握了EDA技术才有能力参与世界电子工业市场地竞争，才能生存与发展.随着科技地进步，电子产品地更新日新月异，EDA技术作为电子产品开发研制地源动力，已成为现代电子设计地核心.。