eda课件绪论
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④ EDA开发工具。
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1.2.1 印制电路板图设计
印制电路板（Printed Circuit Board，简称PCB）图 设计是电子系统设计的一个重要组成部分，也是电子设 备中的重要组装部件。由于它在生产过程中采用了印刷 业中的丝网漏印、照相制版和蚀刻等多种技术，有时也 称为印刷电路板。 目前已有很多的CAD软件可以用于印制电路板图的 辅助设计。市场上可见到的有Protel、ORCAD等产品。 印制电路板图的计算机辅助设计大致可分为两个阶 段，即电路原理图设计和印制电路板图设计。本课程将 介绍应用Protel99SE进行原理图和印制电路板的设计。5
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1.2.4 软件开发工具
目前比较流行的、主流厂家的EDA的软件工具有
Altera的MAX+plusⅡ和 Quartus Ⅱ 、Lattice的
ispEXPERT 和 Xilinx的Foundation Series。
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★ MAX+plusⅡ：
Altera公司提供的FPGA/CPLD开发集成环境，界 面友好、使用便捷，被誉为业界最易用易学的EDA软 件。 在Max+plusⅡ上可以完成设计输入、元件适配、时 序仿真和功能仿真、编程下载整个流程，支持原理图、 VHDL和Verilog语言文本文件、以及波形与EDIF等格式 的文件作为设计输入。它提供了一种与结构无关的设计环 境，使设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编 程。 MAX+plusII支持主流的第三方EDA工具。支持除 APEX20K系列之外的所有Altera FPG/CPLD大规模 逻辑器件。
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FPGA和CPLD的选择：
CPLD：通常用于普通规模，且产量不是很大的产品项目。 FPGA：通常用于大规模的逻辑设计、ASIC设计、或单片系 统设计。具有掉电易失性，实际使用中需配置一个 专用ROM。
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1.2.3 硬件描述语言
硬件描述语言文本输入方式 硬件描述语言文本输入方式、原理图输入方式、波形图输入方式 常用的硬件描述语言有VHDL、Verilog、ABEL。
EDA开发工具及开发工具等内容。 数字系统设计的基本流程包括系统任务分析、确定逻辑算法、 系统划分、系统（或模块）逻辑描述、逻辑电路级设计、验证 （仿真）、物理实现几部分。
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基本要求
1、理解EDA技术的含义及其主要内容。 2、掌握数字系统设计的基本流程。
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VHDL：作为IEEE的工业标准硬件描述语言，在电子工程领域， 有专家认为，在新世纪中， 已成为事实上的通用硬件描述语言。 VHDL与Verilog语言将承 Verilog：支持的EDA 工具较多，适用于RTL级和门电路级的描 担几乎全部的数字系统设 述，其综合过程较VHDL 稍简单，但其在高级描述方面 计任务。 不如的流程
EDA设计流程：包括系统任务分析、确定逻辑算法、
系统（模块）划分、系统（模块）逻辑描述、逻辑 电路设计、验证（仿真）和物理实现7个步骤。
系 统 任 务 分 析 确 定 逻 辑 算 法 系 统 （ 模 块 ） 划 分
系 统 ( 模 块 ) 逻 辑 描 述
●
20世纪70年代的计算机辅助设计(CAD)阶段 20世纪80年代的计算机辅助工程设计(CAED)阶段 20世纪90年代电子系统设计自动化(EDA)阶段
●
●
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1.2 EDA技术主要内容
EDA技术涉及面广，内容丰富，从教学和实用的角度 看，主要应掌握如下四个方面的内容： ① 印制电路板图设计； ② 可编程逻辑器件; ③ 硬件描述语言；
合可以进行基于FPGA的DSP系统开发；与SOPC
Builder结合，实现SOPC系统开发。
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1.3 数字系统设计的基本流程
1.3.1 自下而上和自上而下的设计概念
自下而上（Bottom-Up）： 传统设计常采用。
系统设计师们根据自己的实践经验，利用现有的通用 再组成整个系统，而后经调试、测量看整个系统是否达 到规定的性能指标。其设计中除手工进行以外，还可尽 量借助于CAD软件进行模拟和分析。
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元器件，先完成各个部件的设计、搭试、测量性能指标，
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1.3 数字系统设计的基本流程
1.3.1 自下而上和自上而下的设计概念
自上而下（Top-Down）：现代数字系统设计常采用。
这种设计方法首先从系统设计入手，先从顶层进行功 能方框图划分和结构设计入手，实现从设计、仿真、测 试一体化。其方案的验证与设计、电路与PCB设计、 ASIC设计都由电子系统设计师借助于EDA工具来完成。
逻 辑 电 路 设 计
验 证 （ 仿 真 ）
物 理 实 现
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本 章 小 结
电子设计自动化（EDA)技术，经历了计算机辅助设计
（CAD）、计算机辅助工程设计（CAE）和电子设计自动化
（EDA）三个发展阶段。 本课程介绍的EDA技术主要包括数字系统的设计流程、印制电
路板图设计、可编程逻辑器件及设计方法、硬件描述语言VHDL、
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★ Quartus Ⅱ：
Altera公司新近推出的EDA软件工具，设计工具完全 支持VHDL和Verilog的设计流程，内部嵌有VHDL、 Verilog逻辑综合器。可以直接调用如FPGA CompilerⅡ等 第三方综合工具。具备仿真功能，也支持第三方的仿真工 具，如Modelsim。 Quartus Ⅱ为Altera DSP开发包进行系统模型设计 提供了集成综合环境，它与MATLAB和DSP Builder结
介绍： IP核
IP(Intellectual Property)就是知识产权核或知识产权 模块的意思，在EDA技术和开发中具有十分重要的地位。 软 IP
IP核
固 IP
硬 IP
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问题： EDA与传统电子设计方法比较有哪些不同？
EDA技术有很大不同： 手工设计方法的缺点是： 1)采用硬件描述语言作为设计输入。 1) 复杂电路的设计、调试 2)库(Library)的引入。 十分困难。 3)设计文档的管理。 2) 如果某一过程存在错误， 4)强大的系统建模、电路仿真功能。 5)具有自主知识产权。 查找和修改十分不便。 3) 设计过程中产生大量文 6)开发技术的标准化、规范化以及IP核的 可利用性。 档，不易管理。 7)适用于高效率大规模系统设计的自顶向 4) 对于集成电路设计而言， 下设计方案。 设计实现过程与具体生产工 8)全方位地利用计算机自动设计、仿真和 艺直接相关，因此可移植性 测试技术。 9)对设计者的硬件知识和硬件经验要求低。 差。 10)高速性能好。 5) 只有在设计出样机或生 11)纯硬件系统的高可靠性。 产出芯片后才能进行实测。
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第1章 EDA 技术概述
1.1 EDA 技术的发展过程
★ 1.2 ★ 1.3
EDA 技术的主要内容
数字系统设计的基本流程
本章小结
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1.1 EDA技术及其发展
1.1.1 EDA技术的含义
EDA：Electronic Design Automation(电子设计自动化) 。
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1.2.2 可编程逻辑器件
是一种由用户编程来实现某种逻辑功能的新型逻 可编程逻辑器件 (PLD)： 辑器件，主要包括现场可编程门阵列 (FPGA)和复杂可编程逻辑 可编程逻辑器件实现主要有两种 器件(CPLD) 两大类。 方法，一种是基于乘积项技术， Flash（类似EEPROM工艺）工艺， 可编程逻辑宏单元 另一种是基于查找表技术，SRAM 工 可编程逻辑单元 艺，外挂配置用的EEPROM。一般 FPGA 可编程输入 /输出单元PLDCPLD /输出单元 把基于乘积项技术的 叫CPLD可编程输入 ， 把基于查找表技术的PLD叫FPGA， 可编程连线 可编程内部连线 FPGA/CPLD共同特点：高集成度、高速度和高可靠性。
汇集了计算机图形学、拓扑逻辑学、微电子工艺与结构
是以计算机科学和微电子技术发展为先导， EDA技术：
学和计算数学等多种计算机应用学科最新成果的先进技
术，它是在先进的计算机工作平台上开发出来的一整套 电子系统设计的软件工具。
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1.1.2 EDA技术的发展史
EDA技术伴随着计算机、集成电路和电子系统设 计的发展，经历了三个发展阶段。
④ EDA开发工具。
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1.2.1 印制电路板图设计
印制电路板（Printed Circuit Board，简称PCB）图 设计是电子系统设计的一个重要组成部分，也是电子设 备中的重要组装部件。由于它在生产过程中采用了印刷 业中的丝网漏印、照相制版和蚀刻等多种技术，有时也 称为印刷电路板。 目前已有很多的CAD软件可以用于印制电路板图的 辅助设计。市场上可见到的有Protel、ORCAD等产品。 印制电路板图的计算机辅助设计大致可分为两个阶 段，即电路原理图设计和印制电路板图设计。本课程将 介绍应用Protel99SE进行原理图和印制电路板的设计。5
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1.2.4 软件开发工具
目前比较流行的、主流厂家的EDA的软件工具有
Altera的MAX+plusⅡ和 Quartus Ⅱ 、Lattice的
ispEXPERT 和 Xilinx的Foundation Series。
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★ MAX+plusⅡ：
Altera公司提供的FPGA/CPLD开发集成环境，界 面友好、使用便捷，被誉为业界最易用易学的EDA软 件。 在Max+plusⅡ上可以完成设计输入、元件适配、时 序仿真和功能仿真、编程下载整个流程，支持原理图、 VHDL和Verilog语言文本文件、以及波形与EDIF等格式 的文件作为设计输入。它提供了一种与结构无关的设计环 境，使设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编 程。 MAX+plusII支持主流的第三方EDA工具。支持除 APEX20K系列之外的所有Altera FPG/CPLD大规模 逻辑器件。
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FPGA和CPLD的选择：
CPLD：通常用于普通规模，且产量不是很大的产品项目。 FPGA：通常用于大规模的逻辑设计、ASIC设计、或单片系 统设计。具有掉电易失性，实际使用中需配置一个 专用ROM。
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1.2.3 硬件描述语言
硬件描述语言文本输入方式 硬件描述语言文本输入方式、原理图输入方式、波形图输入方式 常用的硬件描述语言有VHDL、Verilog、ABEL。
EDA开发工具及开发工具等内容。 数字系统设计的基本流程包括系统任务分析、确定逻辑算法、 系统划分、系统（或模块）逻辑描述、逻辑电路级设计、验证 （仿真）、物理实现几部分。
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基本要求
1、理解EDA技术的含义及其主要内容。 2、掌握数字系统设计的基本流程。
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VHDL：作为IEEE的工业标准硬件描述语言，在电子工程领域， 有专家认为，在新世纪中， 已成为事实上的通用硬件描述语言。 VHDL与Verilog语言将承 Verilog：支持的EDA 工具较多，适用于RTL级和门电路级的描 担几乎全部的数字系统设 述，其综合过程较VHDL 稍简单，但其在高级描述方面 计任务。 不如的流程
EDA设计流程：包括系统任务分析、确定逻辑算法、
系统（模块）划分、系统（模块）逻辑描述、逻辑 电路设计、验证（仿真）和物理实现7个步骤。
系 统 任 务 分 析 确 定 逻 辑 算 法 系 统 （ 模 块 ） 划 分
系 统 ( 模 块 ) 逻 辑 描 述
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20世纪70年代的计算机辅助设计(CAD)阶段 20世纪80年代的计算机辅助工程设计(CAED)阶段 20世纪90年代电子系统设计自动化(EDA)阶段
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1.2 EDA技术主要内容
EDA技术涉及面广，内容丰富，从教学和实用的角度 看，主要应掌握如下四个方面的内容： ① 印制电路板图设计； ② 可编程逻辑器件; ③ 硬件描述语言；
合可以进行基于FPGA的DSP系统开发；与SOPC
Builder结合，实现SOPC系统开发。
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1.3 数字系统设计的基本流程
1.3.1 自下而上和自上而下的设计概念
自下而上（Bottom-Up）： 传统设计常采用。
系统设计师们根据自己的实践经验，利用现有的通用 再组成整个系统，而后经调试、测量看整个系统是否达 到规定的性能指标。其设计中除手工进行以外，还可尽 量借助于CAD软件进行模拟和分析。
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元器件，先完成各个部件的设计、搭试、测量性能指标，
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1.3 数字系统设计的基本流程
1.3.1 自下而上和自上而下的设计概念
自上而下（Top-Down）：现代数字系统设计常采用。
这种设计方法首先从系统设计入手，先从顶层进行功 能方框图划分和结构设计入手，实现从设计、仿真、测 试一体化。其方案的验证与设计、电路与PCB设计、 ASIC设计都由电子系统设计师借助于EDA工具来完成。
逻 辑 电 路 设 计
验 证 （ 仿 真 ）
物 理 实 现
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本 章 小 结
电子设计自动化（EDA)技术，经历了计算机辅助设计
（CAD）、计算机辅助工程设计（CAE）和电子设计自动化
（EDA）三个发展阶段。 本课程介绍的EDA技术主要包括数字系统的设计流程、印制电
路板图设计、可编程逻辑器件及设计方法、硬件描述语言VHDL、
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★ Quartus Ⅱ：
Altera公司新近推出的EDA软件工具，设计工具完全 支持VHDL和Verilog的设计流程，内部嵌有VHDL、 Verilog逻辑综合器。可以直接调用如FPGA CompilerⅡ等 第三方综合工具。具备仿真功能，也支持第三方的仿真工 具，如Modelsim。 Quartus Ⅱ为Altera DSP开发包进行系统模型设计 提供了集成综合环境，它与MATLAB和DSP Builder结
介绍： IP核
IP(Intellectual Property)就是知识产权核或知识产权 模块的意思，在EDA技术和开发中具有十分重要的地位。 软 IP
IP核
固 IP
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问题： EDA与传统电子设计方法比较有哪些不同？
EDA技术有很大不同： 手工设计方法的缺点是： 1)采用硬件描述语言作为设计输入。 1) 复杂电路的设计、调试 2)库(Library)的引入。 十分困难。 3)设计文档的管理。 2) 如果某一过程存在错误， 4)强大的系统建模、电路仿真功能。 5)具有自主知识产权。 查找和修改十分不便。 3) 设计过程中产生大量文 6)开发技术的标准化、规范化以及IP核的 可利用性。 档，不易管理。 7)适用于高效率大规模系统设计的自顶向 4) 对于集成电路设计而言， 下设计方案。 设计实现过程与具体生产工 8)全方位地利用计算机自动设计、仿真和 艺直接相关，因此可移植性 测试技术。 9)对设计者的硬件知识和硬件经验要求低。 差。 10)高速性能好。 5) 只有在设计出样机或生 11)纯硬件系统的高可靠性。 产出芯片后才能进行实测。
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第1章 EDA 技术概述
1.1 EDA 技术的发展过程
★ 1.2 ★ 1.3
EDA 技术的主要内容
数字系统设计的基本流程
本章小结
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1.1 EDA技术及其发展
1.1.1 EDA技术的含义
EDA：Electronic Design Automation(电子设计自动化) 。
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1.2.2 可编程逻辑器件
是一种由用户编程来实现某种逻辑功能的新型逻 可编程逻辑器件 (PLD)： 辑器件，主要包括现场可编程门阵列 (FPGA)和复杂可编程逻辑 可编程逻辑器件实现主要有两种 器件(CPLD) 两大类。 方法，一种是基于乘积项技术， Flash（类似EEPROM工艺）工艺， 可编程逻辑宏单元 另一种是基于查找表技术，SRAM 工 可编程逻辑单元 艺，外挂配置用的EEPROM。一般 FPGA 可编程输入 /输出单元PLDCPLD /输出单元 把基于乘积项技术的 叫CPLD可编程输入 ， 把基于查找表技术的PLD叫FPGA， 可编程连线 可编程内部连线 FPGA/CPLD共同特点：高集成度、高速度和高可靠性。
汇集了计算机图形学、拓扑逻辑学、微电子工艺与结构
是以计算机科学和微电子技术发展为先导， EDA技术：
学和计算数学等多种计算机应用学科最新成果的先进技
术，它是在先进的计算机工作平台上开发出来的一整套 电子系统设计的软件工具。
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1.1.2 EDA技术的发展史
EDA技术伴随着计算机、集成电路和电子系统设 计的发展，经历了三个发展阶段。