EDA及数字系统设计

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数字系统设计方法

2.数字系统设计技术
2.1 Top-down设计
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。
2.数字系统设计技术
Top-down设计举例
2.数字系统设计技术
2.2 Bottom-up设计
▪ 布局与布线（PAR，Place And Route） ▪ 面积与速度的平衡 ▪ 生成文件：仿真文件、编程文件 ▪ 必须使用器件开发商提供的工具
3.FPGA/CPLD的设计流程
3.5 时序仿真
▪ 将布局布线生成的延时信息反标注到设计网表中进行的仿真
▪ 包含门延时和布线延时，仿真准确
3.FPGA/CPLD的设计流程
课程安排
一、可编程逻辑器件基础二、数字系统设计方法三、Verilog HDL硬件描述语言四、开发软件介绍五、应用实验六、考核方式
二、数字系统设计方法
1 EDA技术及其发展 2 数字系统设计技术 3 FPGA/CPLD的设计流程 4 常用的EDA软件工具 5 EDA技术的发展趋势
或转换到PLD器件的配置网表表示综合器是能够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结构网表的工具
3.FPGA/CPLD的设计流程
3.3 综合（synthesize)
软件编译器和硬件综合器区别
C、ASM... 程序
软件程序编译器
COMPILER
（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
（b）硬件语言设计目标流程

EDA技术及应用—基于FPGA的电子系统设计：基于Verilog hdl的数字电路设计

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8421BC 余三码 D码
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4位格雷码
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4'b0011:a_to_g=7'b1111001; //显示3
4'b0100:a_to_g=7'b0110011; //显示4
4'b0101:a_to_g=7'b1011011; //显示5
4'b0110:a_to_g=7'b1011111; //显示6
4'b0111:a_to_g=7'b1110000; //显示7
4: y= {d[2:0],d[3]}; // rol
5: y= {d[3],d[3:1]}; // asr
6: y= {d[1:0],d[3:2]}; // ror2
7: y= d;
// noshift
default: y = d;
图6-2 基本门电路仿真结果
综合结果如图6-3所示。
图6-3 基本门电路综合结果
2、三态逻辑电路

数字系统设计及实验实验报告

数字系统设计及实验实验报告一、实验目的数字系统设计及实验课程旨在让我们深入理解数字逻辑的基本概念和原理，掌握数字系统的设计方法和实现技术。

通过实验，我们能够将理论知识应用于实际，提高解决问题的能力和实践动手能力。

本次实验的具体目的包括：1、熟悉数字电路的基本逻辑门、组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法。

2、掌握使用硬件描述语言（如 Verilog 或 VHDL）进行数字系统建模和设计。

3、学会使用相关的电子设计自动化（EDA）工具进行电路的仿真、综合和实现。

4、培养团队合作精神和工程实践能力，提高解决实际问题的综合素质。

二、实验设备和工具1、计算机：用于编写代码、进行仿真和综合。

2、 EDA 软件：如 Quartus II、ModelSim 等。

3、实验开发板：提供硬件平台进行电路的下载和测试。

4、数字万用表、示波器等测量仪器：用于检测电路的性能和信号。

三、实验内容1、基本逻辑门电路的设计与实现设计并实现与门、或门、非门、与非门、或非门和异或门等基本逻辑门电路。

使用 EDA 工具进行仿真，验证逻辑功能的正确性。

在实验开发板上下载并测试实际电路。

2、组合逻辑电路的设计与实现设计一个 4 位加法器，实现两个 4 位二进制数的相加。

设计一个编码器和译码器，实现数字信号的编码和解码。

设计一个数据选择器，根据控制信号选择不同的输入数据。

3、时序逻辑电路的设计与实现设计一个同步计数器，实现模 10 计数功能。

设计一个移位寄存器，实现数据的移位存储功能。

设计一个有限状态机（FSM），实现简单的状态转换和控制逻辑。

四、实验步骤1、设计方案的确定根据实验要求，分析问题，确定电路的功能和性能指标。

选择合适的逻辑器件和设计方法，制定详细的设计方案。

2、代码编写使用硬件描述语言（如 Verilog 或 VHDL）编写电路的代码。

遵循代码规范，注重代码的可读性和可维护性。

3、仿真验证在 EDA 工具中对编写的代码进行仿真，输入不同的测试向量，观察输出结果是否符合预期。

EDA技术在数字逻辑系统设计中的应用

在ＥＤＡ技术中多采用硬件描述语言（ＨＤＬ）进行系统设计，
ＥＤＡ技术应用的范围越来越广，涉及到很多领域，如通信、工业自动化、测量仪器等领域高新技术项目的开发和实现都依赖于ＥＤＡ技术的发展和应用。１传统数字逻辑系统设计方法的不足
ｌｌｌｌｌｌｌｌＩ
２．建立ＶＨＤＬ行为模型Ｉｌ６逻辑综合ＩＩ１０门级时序仿真３ＶＨＤＬ行为仿真ｌｌ７试向量生成Ｉｌ１１．硬件测试Ｉ４．ＶＨＤＬ－ＲＴＬ级建模ｌｌ８．功能仿真ｌｌ１２．设计完成
ＶＨＤＬ语言是ＨＤＬ的常见语言。ＶＨＤＬ具有与具体硬件电路无
关和与设计平台无关的特性，并且具有良好的电路行为描述和系
统描述的能力，在语言易读性和层次化结构设计方面表现了强大的生命力和应用潜力。用ＶＨＤＬ语言进行数字逻辑系统设计的个很大的优点是设计者可以专心致力于其功能的实现，而不需
传统数字逻辑系统设计方法的特点是“ 自下而上”地构造一个系统，基于固定功能的标准芯片。这种设计方法不仅灵活性差、设计效率低，而且需要的芯片品种多、数量大，电路显得十分复杂。传统的数字逻辑系统设计方法在查错、纠错、可靠性等方
Ｉ．．．．．．．．．．．．．．．．～Ｉ．．．．．．．．．．．．．．．．一

EDA课程设计多功能数字钟设计程序清单数字系统设计与verilog HDL(第四版) 王金明

EDA课程设计多功能数字钟设计程序清单数字系统设计与verilog HDL(第四版)王金明/*引脚锁定基于DE2一70，芯片为EP2C70F896，信号定义如下: Clk50m: 50MHz 时钟输，mode:模式选择0：计时模式1：设置闹钟模式mcheck:手动调整时间turn:手动调整时间，在时、分之间选择change:对选中的数据调整led hourl，led_hour0，led_minul，led_minu0，led_secl,led sec0；alert: 闹钟输出ld_alert: 是否设置了闹钟ld_hour,id_min,ld_sec：在调整时，指示选中了时，分还是秒*/moduleclock(clk50m,mode,turn,change,mreset,led_hour1,led_hour0,led_minu1,led_minu0, led_sec1,led_sec0, alert,ld_alert,ld_check,ld_hour,ld_min,ld_sec);input clk50m;input mode; // key0键input turn; //keyl键input change; // key2 键input mreset; //switch0复位，低电平有效output alert; //gpioO->IOAOoutput ld_alert; //ledgO-led19output ld_check; //ledgl-led22output ld_hour; //ledr3-led13output ld_min; //ledr9-led9output ld_sec; //ledr7-led7output[6:0] led_hour1;output[6:0] led_hour0;output[6:0] led_minu1;output[6:0] led_minu0;output[6:0]led_sec1;output[6:0]led_sec0;reg [1:0] modestate;//00: 计时模式10:闹钟模式; 01：手动调整模式；11:非法模式wire nowmode;//记录当前模式，0：计时模式；1: 设置闹钟模式wire ischecking; //是否在手动调整时间assign {nowmode, ischecking}=modestate;always@(negedge mode)//两个按钮都是低电平有效begincase (modestate)2'b00 : modestate<=2'b10; //设置闹钟模式优先2'b10: modestate<=2'b01; //手动调整模式2'b01: modestate<=2'b00;default :modestate<=2'b00;endcaseendwire reset, clk_1hz;switch #(8) rmjitter(clk50m,mresetr,reset);clk50mtol genlhz (clk50m, clk_1hz) ; //生成1Hz的时钟wire [2 : 0] selcode; //对turn信号在不同模式bitsel seldecoder (nowmode, ischecking, turn, selcode, reset);wire [3:0] clocktime0,clocktimel,clocktime2,clocktime3,clocktime4,clockthre5;//计时输出的时钟数值wire clockalarmon; //整点报时的闹钟输出wire [2 : 0] counterselcode;assign counterselcode=(modestate==2'b01)?selcode:3'b000;counter_time clock_time (clk_1hz,counterselcode,~change,clocktime5,clocktime4,clocktime3,clocktime2,clock time1,clocktime0,clockalarmon,reset);wire[3:0] alarmtime0,alarmtime1,alarmtime2,alarmtime3;wire alarmon;alarm_time alarm_time ( clk_1hz , nowmode , selcode [ 2 : 1] , change ,{clocktime5, clocktime4, clocktime3, clocktime2, clocktime1},{alarmtime3, alarmtime2, alarmtime1, alarmtime0} , alarmon, reset) ;wire voiceout ;alarm alarmvoice (clk50m,{clockalarmon, alarmon} ,voiceout, raset) ;//显示输出部分assign {ld_hour,ld_min,ld_sec}=(ischecking||nowmode)?selcode:3'b000; assign alert=voiceout;reg[3:0] showout2,showout3,showout4,showout5;led led5 (showout5,led_hour1) ; //led译码显示led led4 (showout4,led_hour0) ;led led3 (showout3,led_minu1) ;led led2 (showout2,led_minu0) ;led led1 (clocktime1,led_sec1) ;led led0 (clocktime0,led_sec0) ;alwaysbegin if ( nowmode)begin showout5=alarmtime3 ; showout4=alarmtime2 ;showout3=alarmtime1; showout2=alarmtime0 ; end else beginshowout5=clocktime5; showout4=clocktime4 ;showout3=clocktime3 ; showout2=clocktime2 ; end endassign ld_alert=nowmode; assign ld_check=ischecking;endmodule/*alarm.V：闹铃模块Clk50m: 50MHz输入时钟alarmon:闹铃是否打开，2'b00:不打开：2'b01：闹钟;2'b10:整点报时ala rmoUt:闹铃声音输出*/module alarm(clk50m,alarmon,alarmout,reset);input[1:0] alarmon;input clk50m,reset;output reg alarmout;reg[15:0] counter_1k;wire clk_1k;assign clk_1k=counter_1k[4];always@(posedge clk50m)begin if (counter_1k==20) counter_1k<=0;else counter_1k<=counter_1k+1'b1; endwire ddd_du_out,ddd_out;sound_ddd_du ddd_du (clk_1k,alarmon[1] ,ddd_du_out) ;sound_ddd ddd(clk_1k,alarmon[0],ddd_out);alwaysbegin if (!reset)begin if (alarmon [0]==1'b1) //ddd,闹钟的响铃优先级更高alarmout=ddd_out ;else if (alarmon==2'b10) alarmout=ddd_du_out;else alarmout=0 ;end else alarmout=0 ;endendmodule/*alarm_time.V:闹钟时间设定模块enable:使能信号Sel：在时、分之间切换选择10:时；01:分inc：对选中的信号自增basetime:基准时钟*/module alarm_time (clk_1hz , enable, sel, inc, basetime, alarmouttime, alarm_on, reset) ;input clk_1hz,enable, inc,reset;input[1:0] sel;input[4*5-1:0] basetime;output reg alarm_on;output [4*4-1: 0] alarmouttime;reg [ 3 : 0] hour1, hour0 , minu1, minu0 ; //存储的设定时间always@ (posedge inc or posedge reset)begin if (reset) //reset=1时复位begin { hour1, hour0,minu1, minu0 } <=16'h0 ; endelse beginif (enable) beginif (sel==2'b10) //设置时begin if({hour1,hour0}==8'h23) {hour1,hour0}<=8'h00;else if (hour0==9)begin hour0<=0;hour1<=hour1+1'b1; endelse hour0<=hour0+1'b1;endelse if(sel===2'b01)//设置分begin if({minu1,minu0}==8'h59) {minu1,minu0}<=8'h00;else if (minu0==4'h9)begin minu0<=4'h0;minu1<=minu1+4'h1;endelse minu0<=minu0+4'h1; endelse {hour1,hour0,minu1,minu0}<=16'h0;end endendalways //闹钟开始条件beginif(({hour1,hour0,minu1,minu0}==basetime[ (4*5-1) :4]) && (basetime[3:0]<2)) alarm_on=1'b1;else alarm_on=1'b0; endassign alarmouttime={ hour1,hour0,minu1,minu0};endmodule/*counter time，v：计时模块，并留有调整接;check:调整信号，3位，分别调整时、分、秒，调整方法:将计数输出给加法器，把调整信息转换成异步置数信息，将加法器的输出作为置数值；hour1，hour0，minul, minu0, sec1，sec0:输出的计时时钟;alarmout:整点报时输出*/modulecounter_time(clk_1hz,check,inc,hour1,hour0,minu1,minu0,sec1,sec0,alarmout,reset); input clk_1hz,inc,reset;input[2:0] check;output[3:0] hour1,hour0,minu1,minu0,sec1,sec0;output reg alarmout;reg clk_1hz_md;wire [6: 0] carryclk;reg[5:0] incplus;//自增脉冲wire [5 : 0] carry; //进位时钟wire [3 : 0] adderout0,adderout1,adderout2,adderout3,adderout4,adderout5;wire [3 : 0] timerout0,timerout1,timerout2,timerout3,timerout4,timerout5; hexcounter counter_sec0(carryclk[0],reset,4'd9,4'b0,timerout0,carry[0]); hexcounter counter_sec1(carryclk[1],reset,4'd5,4'b0,timerout1,carry[1]); hexcounter counter_minu0(carryclk[2],reset,4'd9,4'b0,timerout2,carry[2]); hexcounter counter_minu1(carryclk[3],reset,4'd5,4'b0,timerout3,carry[3]);wire [3:0] hour0max;assign hour0max=(timerout5==4'h2)?(4'h3) : (4'h9);hexcounter counter_hour0(carryclk[4],reset,hour0max,4'b0,timerout4,carry[4]); hexcounter counter_hour1(carryclk[5],reset,4'd2,4'b0,timerout5,carry[5]);//每个计时器的时钟，由前级进位和自堦脉冲相加得到assign carryclk[0]=(check==4'h0) ? clk_1hz_md:incplus[0];assign carryclk[1]=carry[0]|incplus[1];assign carryclk[2]=(check==4'h0) ? carry[1]:incplus[2];assign carryclk[3]=carry[2]|incplus[3];assign carryclk[4]=(check==4'h0) ? carry[3]:incplus[4];assign carryclk[5]=carry[4]|incplus[5];always //对异步置位信号进行解码begin case (check)3 'b001: begin clk_1hz_md=0;incplus={5 'b00000, inc} ;end3 'b010 : begin clk_1hz_md=0;incplus={3'b000,inc,2'b00};end3 'b100 : begin //在正常的调节状态中clk_1hz_md=0;incplus={1'b0, inc, 4'b000};enddefault:begin incplus=6'b000000;clk_1hz_md=clk_1hz ;endendcaseendalways begin if (((reset|check)==0)&&(timerout3==0) && (timerout2==0) && (timerout1<2)) alarmout=1;//时间小于20秒的时间内else alarmout=0;endassign hour1=timerout5;assign hour0=timerout4;assign minu1=timerout3;assign minu0=timerout2;assign sec1=timerout1;assign sec0=timerout0;endmodule/*Clk50mtol.v: 50mhz 时钟分频到lhz */module clk50mtol(clk50m,clk1hz);input clk50m;output clk1hz;reg [25:0]counter_1hz;//从50mhz 分频到lhz 的计数器assign clk1hz=counter_1hz[14];//assign clk1hz=counter_1hz[25];always@ (posedge clk50m)beginif(counter_1hz==20000) counter_1hz<=0;else counter_1hz<=counter_1hz+1'b1;endendmodule/*led.v:7段数码管(led)译码显示模块datain:4位，10进制数输入ledout：7位，数码管的7段*/module led(datain,ledout);parameter INWIDTH=4;parameter OUTWIDTH=7;input[INWIDTH-1: 0] datain;output [OUTWIDTH-1:0] ledout;reg[OUTWIDTH-1:0] dataout;assign ledout=dataout;always begincase (datain)0 : dataout<=7'b1000000;1 : dataout<=7'b1111001;2 : dataout<=7'b0100100;3 : dataout<=7'b0110000;4 : dataout<=7'b0011001;5 : dataout<=7'b0010010;6 : dataout<=7'b0000010;7 : dataout<=7'b1111000;8 : dataout<=7'b0000000;9 : dataout<=7'b0010000;default : dataout<=7'b1000000;endcaseendendmodule/*switch-v：对按键开关的消抖电路，采用一个频率较低的时钟，对输入进行采样，消除抖动*/module switch(clk,keyin,keyout);parameter COUNTWIDTH=8;input clk, keyin;output reg keyout;reg [COUNTWIDTH-1: 0] counter;wire clk_use; //频率较低的时钟assign clk_use=counter [COUNTWIDTH-1];always@ (posedge clk)counter<=counter+1'b1;always@ (posedge clk_use)keyout<=keyin;endmodule/*bitsel-v：将输出解码成对时、分、秒的选择(并且分闹钟设置模式还是计时模式)Alarmmode:是否是在设置闹钟模式checkmode：是否是在调整时间模式*/module bitsel(alarmmode, checkmode, sel, selcode, reset) ;input alarmmode, checkmode, sel, reset;output reg [2:0] selcode;reg [2:0] check_code ;reg [1:0] alarm_code ;always@ (negedge sel or posedge reset)begin if (reset) check_code<=3'b000; //reset=1 复位else begincase (check_code)3 'b000: check_code<=3 'b001;3 'b001: check_code<=3 'b010;3 'b010: check_code<=3 'b100;3 'b100: check_code<=3 'b001;default: check_code<=3 'b000;endcaseendendalways@ (negedge sel or posedge reset)begin if (reset) alarm_code<=2 'b00; //低电平复位else begincase (alarm_code)2'b00 : alarm_code<=2'b01;2 'b01 : alarm_code<=2 'b10 ;2 'b10 : alarm_code<=2 'b01;default : alarm_code<=2 'b00;endcaseendendalwaysbegin if (alarmmode^checkmode) //两个当中只有1个为1 begin if (checkmode) selcode=check_code;else selcode={alarm_code,1'b0}; endelse selcode=3 'b000 ;endendmodule/*adder.v:加法器*/module adder(in1, in2, out);parameter in1width=8;parameter in2width=8;parameter outwidth=8;input [in1width-1: 0] in1;input [in2width-1: 0] in2;output[outwidth-1: 0] out;assign out=in1+in2;endmodule/*excounter-v：16进制计数的一个计数器*/module hexcounter (clk, set, max, setdata, dataout, carryout) ; input clk,set;input[3:0] max,setdata;output carryout;output[3:0] dataout;reg[3:0] counter;reg carrybit;assign carryout=carrybit;assign dataout=counter;always@ (posedge clk or posedge set)begin if (set) //set是高电平有效begin counter<=setdata;carrybit<=0 ;endelse begin if( (counter==max)||(counter>max) )begin counter<=0 ;carrybit<=1;endelse begin counter<=counter+1'b1;carrybit<=0 ;endendendendmodule/*sound_ddd.V:发出嘀嘀嘀闹铃声模块*/module sound_ddd(clk_1k, on, out);parameter soundspace=30;parameter shotstopspace=20; //20ms,两个嘀声的时间距离parameter longstopspace=50;//50ms，连续三个嘀后的时间距离input clk_1k,on;output reg out;reg sound;always@ (posedge clk_1k)begin sound<=~sound; endreg[10:0] mscount;always@ (posedge clk_1k)begin if (mscount== (soundspace*3+shotstopspace*2+longstopspace-1) )mscount<=0;else mscount<=mscount+1'b1;endalways@ (negedge clk_1k)begin if (on)begin if ( (mscount>=0) && (mscount<soundspace) ) out<=sound;else if ( (mscount>=soundspace) && (mscount< (soundspace+shotstopspace) ) )out<=0;else if ( (mscount>= (soundspace+shotstopspace) ) && (mscount< (soundspace+shotstopspace) +soundspace) )out<=sound;else if ( (mscount>= (soundspace+shotstopspace) +soundspace) && (mscount< (soundspace+shotstopspace) *2) )out<=0;else if ( (mscount>= (soundspace+shotstopspace) *2)&&(mscount< ((soundspace+shotstopspace) *2+soundspace) ) )out<=sound;else out<=0;endelse out<=0 ;endendmodule/* sound ddd du，v：发出声音嘀嘀嘀一嘟声音模块*/module sound_ddd_du (clk_1k, on, out) ;parameter SOUNDSPACE=30;parameter shotstopspace=20;//20ms，两个嘀声的时间距离parameter longsoundspace=60; //嘟的长度input clk_1k, on;output reg out;reg sound_di, sound_du;always@ (posedge clk_1k) sound_di<=~sound_di;always@ (posedge sound_di) sound_du<=~sound_du;reg [ 11 : 0 ] mscount ;always@ (posedge clk_1k)begin if (on)begin if (mscount< (SOUNDSPACE+shotstopspace) *3+longsoundspace+10)mscount<=mscount+1'b1;endelse mscount<=0 ;endalways@ (negedge clk_1k)begin if (on)begin if ( (mscount>=0) && (mscount<SOUNDSPACE) ) out<=sound_di;else if ( (mscount>=SOUNDSPACE) && (mscount< (SOUNDSPACE+shotstopspace) ) )out<=0 ;else if ( (mscount>= (SOUNDSPACE+shotstopspace) ) && (mscount< (SOUNDSPACE+shotstopspace) +SOUNDSPACE) )out<=sound_di ;else if ( (mscount>= (SOUNDSPACE+shotstopspace) +SOUNDSPACE) && (mscount< (SOUNDSPACE+shotstopspace) *2) )out<=0;else if ( (mscount>= (SOUNDSPACE+shotstopspace) *2) && (mscount< ( (SOUNDSPACE+shotstopspace) *2+SOUNDSPACE) ) )out<=sound_di;else if ( (mscount>= (SOUNDSPACE+shotstopspace) *2+SOUNDSPACE) && (mscount< (SOUNDSPACE+shotstopspace) *3) )out<=0;else if ( (mscount>= (SOUNDSPACE+shotstopspace) *3) && (mscount< ( (SOUNDSPACE+shotstopspace) *3+longsoundspace) ) )out<=sound_du;else out<=0;endendendmodule。

数字系统设计与EDA技术课后练习题含答案

数字系统设计与EDA技术课后练习题含答案一、十进制和二进制数转换练习题1：将十进制数87转换为二进制数。

答案1：87的二进制表示为1010111。

练习题2：将二进制数1110101转换为十进制数。

答案2：1110101的十进制表示为117。

练习题3：将十进制数170转换为八进制数。

答案3：170的八进制表示为252。

练习题4：将八进制数243转换为十进制数。

答案4：243的十进制表示为163。

练习题5：将十进制数189转换为十六进制数。

答案5：189的十六进制表示为0xBD。

练习题6：将十六进制数0x3F转换为十进制数。

答案6：0x3F的十进制表示为63。

二、布尔代数和逻辑门电路练习题1：使用逻辑门实现以下布尔代数：Y = (A and B and C) or D答案1：这个布尔代数可以用以下逻辑门实现： +----+A -------| ||AND +--------+B -------| | |+----+ +----v----+C --------------| || OR +----- YD --------------| |+----------+练习题2：设计一个电子逻辑门电路，将两个单字节二进制数相加。

输入是两个二进制数，输出是相加的结果。

假设不会有溢出。

答案2：这个电子逻辑门电路可以用以下连线和逻辑门实现：输入1 --> +-----+--> | |+-----+| | | ADD +--> C3 --------+ +-----+--> || |输入2 --> +-----+--> | | | | | | | ADD |+-----+--> C2 --------+-->| |--> | +--+--+| | ||| | ||+-----+--> ||||||+-----+--> C1 --------+--> 输出其中ADD代表一个加法器电路，C1-C3代表进位。

什么是eda技术？什么是自顶向下的设计方法？简述现代数字系统设计流程。

EDA技术是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，是指利用计算机技术来辅助进行电子系统的设计和制造。

EDA技术在现代数字系统设计中起着至关重要的作用，它涉及到从电路设计到验证、布局、布线、仿真等一系列流程，可以大大提高数字系统设计的效率和质量。

自顶向下的设计方法是一种系统设计的方法论，它强调从整体到局部的设计思路，即首先确定系统的整体架构和功能需求，然后逐步细化到各个模块和部件，直至最终的具体实现。

这种设计方法可以帮助设计者更好地把握系统的全局结构，从而更好地满足系统的功能需求。

现代数字系统设计流程一般包括以下几个主要步骤：需求分析、系统架构设计、功能单元设计、逻辑综合与优化、布局布线与验证等。

首先是需求分析阶段，这一阶段主要确定系统的功能需求，包括输入输出接口、性能指标、功耗要求等。

在这一阶段，设计者需要和用户充分沟通，确保对系统需求有清晰的理解。

接下来是系统架构设计阶段，设计者需要根据需求分析的结果确定系统的整体架构，包括各个功能模块的划分和模块之间的接口定义。

在这一阶段，自顶向下的设计方法可以帮助设计者更好地把握系统的整体结构。

然后是功能单元设计阶段，设计者需要对各个功能模块进行详细设计，包括逻辑电路设计、状态机设计等。

在这一阶段，EDA技术可以帮助设计者进行逻辑综合与优化，提高设计效率和性能。

接着是布局布线与验证阶段，设计者需要对电路进行布局布线设计，并进行功能验证和时序验证。

在这一阶段，EDA技术可以帮助设计者进行布局布线规划和仿真验证，确保电路设计的正确性和稳定性。

总的来说，现代数字系统设计流程涉及到多个环节和多种工具技术，其中EDA技术和自顶向下的设计方法是其中至关重要的组成部分。

通过合理运用这些技术和方法，可以帮助设计者更好地完成数字系统的设计任务，提高设计效率和质量。

基于EDA技术的数字系统设计

ｔｅｃｒ．ＴｅｒｓｌｈｗａｓｎＤＡｅｈｏｏａｒａｌｉｌｙｔｅｃｍｐｅｉｆｈｒｗａｅｃｒｕｔｓｒｃｕｅＩｓｈｏｅｈｅｕｔｓｏｔｔｕｉｇＥｓｈｔｃｎｌｇｃｎｇｅｔｓｍｐｉｈｏｌｘｔｏａｄｒｉｃｉｔｔｒ．ｔｙｙｆｙｕ
３２）０世纪９０年代的电子设计自动化（ｌｃｏｉＤｓｎＥｅｔｎｃｅｉｒｇ
Ａｕｏｔｎ．ＥＤ阶段ｔｍａｉｏＡ）
计语言，以可编程逻辑器件（ＰＤ为实验载体，ＡＩ／ＯＣＬ）以ＳＣＳＣ
芯片为设计的目标器件，自动完成用软件的方式设计电子系统到硬件系统的一门新技术［１１是融合了电子技术、算机。它计
经难以适应电子系统的设计要求．因此．电子设计自动化（Ｄ技术应运而生。ＥＡ是以计算机为工作平台，ＥＡＥＡ）Ｄ以Ｄ软件为开发环境，以硬件描述语言（ＨＬＶｒｏＤ）设ＶＤ／ｅｉｇＨＬ为ｌ
随着ＭＯＳ工艺以及中、规模集成电路的出现和应用．小
传统的手工制图制版设计与电路集成的方法已经无法满足
产品设计精度的要求。人们开始利用计算机辅助进行电路原理图编辑，Ｃ布局布线，设计师从传统高度重复、杂的ＰＢ使繁

EDA技术在数字系统设计应用论文

论EDA技术在数字系统设计中的应用摘要：本文简要介绍了eda技术在数字系统设计中的应用，以数字钟设计为例，阐述了应用eda技术实现数字系统的设计思路，方法和步骤。

关键词：eda技术；数字系统设计；数字钟中图分类号：tp311.52文献标识码：a文章编号：1007-9599 (2011) 24-0000-01eda technology using in the design of digital system wang honglin,cheng jing(school of electrical engineering of xinjiang university,urumqi830047,china)abstract:this paper introduces the application of eda technology in the design of digital systems,digital clock,for example,described the eda technology to achieve digital system design ideas,methods and steps.keywords:eda;digital system design;digital clock一、eda技术的涵义eda技术就是以大规模可编程逻辑器件cpld为设计载体，以硬件描述语言hdl为系统逻辑描述的主要表达方式，以开发软件为设计工具，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，最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术。

二、数字钟系统设计根据系统要求设计一个具有时、分、秒显示能力的数字钟电路，应用eda技术对系统进行自上而下的设计方法，系统结构框图如图1所示。

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

EDA技术在数字系统设计中的应用

成电路设计而言，设计实现过程与具体生产工艺直接相关，
（）用软件设计的方法进行硬件设计：硬件系统的转１换由相应的开发软件自动完成，设计输入可以是原理图或ＶＨＬ语言。Ｄ设计的整个过程几乎不涉及任何硬件，可操作
摘要：在分析传统数字系统设计特点的基础上，将ＥＡ技术ｇ入数字电子系统的设计中。以基于可编程Ｄｌ
的ＦＧＰＡ、ＶＨＤＬ和ＭＡＰｕｌ软件平台的彩灯设计为例，讨论了ＥＡ技术在数字系统设计中的应用，体现了Ｘ＋ｌＩｓＤＥＡ技术作为现代电子系统设计的主导技术，自动化程度高，开发周期短等突出优点。Ｄ关键词：ＥＡ技术；数字系统设计；ＦＧＡ；ＭＡｐｕｌＤＰＸ＋ｌａＩ；ＶＨＤＬ
ａａｉｇｔｃｎｌｇｎｔｅｍｏｅｅｅｔｎｃｓｓｍｅｉｉａｅｔｅｏｔａｄｎｄａｔｇｓｏｅｈ曲ｄｇｅｆｓａｌｄｅｈｏｙｉｄｍｌｃｏｉｙｔｄｓｎｗｈｃｈｔｕｓｉｇａｖａｅｆｈｉｅｅｏｅｎｏｈｒｅｇｈｓｈｈｔｎｎｔｒ
ａｔｍａｉｎａｔｅｓｏｒｅｖｌｐｅｔｃｌｓｕｏｔｏｎｄｈｈｔｒｄｅｅｏｍｎｙｃｅ．
ＫｅｒｓＥｙｗｏｄ：ＤＡｃｎｌｇ；ｉｉｌｙｔｍｅｉｎＦｔｈｏｏｙｄｇｔｓｅｄｓ；ＰＧＡ；ＡＸ＋ｌａＩＶＨＤＬｅａｓｇＭｐｕｌ；
１引言
（ＤＬＶＨ）为设计语言，以可编程器件（ＰＤ／ＦＧＣＬＰＡ）为实验载体，以ＡＳＣＳＩ／ＯＣ芯片为目标器件，行必要的元件进建模和系统仿真的电子产品自动化设计过程。作为现代电子

现代电子系统设计EDA教案

现代电子系统设计EDA教案第一章：概述1.1 教学目标让学生了解现代电子系统设计的基本概念。

使学生掌握EDA（电子设计自动化）的基本原理和流程。

培养学生对现代电子系统设计EDA实验的兴趣和积极性。

1.2 教学内容现代电子系统设计的定义和意义。

EDA的概念、发展和分类。

EDA工具的基本构成和功能。

EDA流程的基本步骤。

1.3 教学方法采用讲授、讨论和实验相结合的方式进行教学。

通过案例分析和实际操作，使学生更好地理解和掌握EDA的基本原理和流程。

1.4 教学评估通过课堂讨论和实验报告，评估学生对现代电子系统设计EDA的基本概念和流程的理解程度。

第二章：EDA工具介绍2.1 教学目标使学生熟悉主流的EDA工具，如Cadence、Altera、Xilinx等。

让学生了解这些工具的基本功能和操作界面。

培养学生使用EDA工具进行现代电子系统设计的初步能力。

主流EDA工具的介绍和比较。

Cadence、Altera和Xilinx等工具的基本功能和操作界面。

常用EDA工具的基本操作方法和技巧。

2.3 教学方法通过演示和实验，使学生熟悉各种EDA工具的基本功能和操作界面。

引导学生进行实际操作，掌握常用EDA工具的基本操作方法和技巧。

2.4 教学评估通过实验报告和实践操作，评估学生对主流EDA工具的基本功能和操作方法的掌握程度。

第三章：数字电路设计3.1 教学目标使学生掌握数字电路设计的基本原理和方法。

让学生熟悉常用的数字电路设计工具和流程。

培养学生使用EDA工具进行数字电路设计的初步能力。

3.2 教学内容数字电路设计的基本原理和方法。

常用的数字电路设计工具和流程。

使用Cadence、Altera和Xilinx等工具进行数字电路设计的方法和技巧。

3.3 教学方法通过讲授和实验，使学生掌握数字电路设计的基本原理和方法。

引导学生使用EDA工具进行数字电路设计，掌握相关的操作方法和技巧。

通过实验报告和实践操作，评估学生对数字电路设计的基本原理和方法的掌握程度。

现代电子系统设计EDA教案

现代电子系统设计EDA教案第一章：概述1.1 教学目标让学生了解现代电子系统设计的基本概念。

让学生了解电子设计自动化（EDA）的基本概念和流程。

让学生了解常见的EDA工具和软件。

1.2 教学内容现代电子系统设计的基本概念。

电子设计自动化的基本概念和流程。

常见的EDA工具和软件介绍。

1.3 教学方法讲授法：讲解基本概念和流程。

演示法：展示常见的EDA工具和软件。

1.4 教学资源PPT课件。

网络资源：介绍常见的EDA工具和软件。

1.5 教学评估课堂问答：检查学生对基本概念的理解。

课后作业：要求学生了解并使用一种EDA工具或软件。

第二章：数字电路设计基础2.1 教学目标让学生了解数字电路的基本概念和原理。

让学生掌握常见的数字电路设计方法。

让学生掌握基本的逻辑门电路设计。

2.2 教学内容数字电路的基本概念和原理。

常见的数字电路设计方法。

基本的逻辑门电路设计。

2.3 教学方法讲授法：讲解基本概念和原理。

实验法：进行逻辑门电路设计实验。

2.4 教学资源PPT课件。

实验设备：进行逻辑门电路设计实验。

2.5 教学评估课堂问答：检查学生对基本概念和原理的理解。

实验报告：评估学生的实验设计和实现。

第三章：数字电路设计高级技巧3.1 教学目标让学生掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法。

让学生掌握数字电路设计的优化方法。

让学生掌握数字电路设计的测试和验证方法。

3.2 教学内容组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法。

数字电路设计的优化方法。

数字电路设计的测试和验证方法。

3.3 教学方法讲授法：讲解设计方法和优化技巧。

实验法：进行组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计实验。

3.4 教学资源PPT课件。

实验设备：进行组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计实验。

3.5 教学评估课堂问答：检查学生对设计方法和优化技巧的理解。

实验报告：评估学生的实验设计和实现。

第四章：模拟电路设计基础4.1 教学目标让学生了解模拟电路的基本概念和原理。

让学生掌握常见的模拟电路设计方法。

现代电子系统设计EDA教案

现代电子系统设计EDA教案第一章：概述1.1 教学目标让学生了解现代电子系统设计的基本概念。

让学生了解EDA（电子设计自动化）的基本概念和应用领域。

让学生了解本课程的教学目标和内容安排。

1.2 教学内容现代电子系统设计的基本概念。

EDA的基本概念和应用领域。

本课程的教学目标和内容安排。

1.3 教学方法讲授法：讲解现代电子系统设计和EDA的基本概念。

讨论法：讨论EDA的应用领域和本课程的教学目标。

第二章：EDA工具和流程2.1 教学目标让学生了解常见的EDA工具及其功能。

让学生了解电子系统设计的流程。

2.2 教学内容常见的EDA工具及其功能：例如Cadence、Altium Designer、Eagle等。

电子系统设计的流程：需求分析、电路设计、PCB设计、仿真测试等。

2.3 教学方法讲授法：讲解常见的EDA工具及其功能。

案例分析法：分析实际项目中的电子系统设计流程。

第三章：数字电路设计3.1 教学目标让学生了解数字电路设计的基本方法。

让学生掌握常用的EDA工具进行数字电路设计。

3.2 教学内容数字电路设计的基本方法：组合逻辑设计、时序逻辑设计等。

常用的EDA工具进行数字电路设计：例如Cadence、Altium Designer等。

3.3 教学方法讲授法：讲解数字电路设计的基本方法。

实践操作法：让学生实际操作常用的EDA工具进行数字电路设计。

第四章：模拟电路设计4.1 教学目标让学生了解模拟电路设计的基本方法。

让学生掌握常用的EDA工具进行模拟电路设计。

4.2 教学内容模拟电路设计的基本方法：放大器设计、滤波器设计等。

常用的EDA工具进行模拟电路设计：例如Cadence、Altium Designer等。

4.3 教学方法讲授法：讲解模拟电路设计的基本方法。

实践操作法：让学生实际操作常用的EDA工具进行模拟电路设计。

第五章：PCB设计5.1 教学目标让学生了解PCB设计的基本原则。

让学生掌握常用的EDA工具进行PCB设计。

EDA设计介绍

数字系统 EDA设计
一、数字系统EDA设计概述
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）、用软件设计的系统到硬件系统的转换是由开发软件自动完成的；（3）、设计过程中通过软件进行仿真；（4）、系统可重复编程，下载，升级；（5）、硬件芯片体积小，成本低，功耗低、可靠性高。目前，EDA技术是现代电子设计的发展趋势。
内嵌专用硬核等。（1）可编程输入/输出单元。简称I/O单元，是芯片与外界电路的接口部
分。
（2）基本可编程逻辑单元。它是可编程逻辑的主体。可根据设计灵活地改变其内部连接和配置，完成不同的逻辑功能。（3）嵌入式块RAM。RAM可以灵活配置为单端口RAM、双端口RAM、伪双端口RAM、CAM、FIFO等常用存储结构。
四、主要开发工具
设计输入工具：任何文本编辑器、Ultra Edit、或者软件内嵌的编辑器。综合工具：Synplicity公司的Synplify/Synplify Pro、Synopsys公司的 FPGA Complier II/Express、Exemplar Logic公司的LeonardoSpectrum，另外各芯片厂商也有自己的开发工具，如Altera的 QuartusII。
四、主要开发工具
EDA开发工具一般分为两类，一类是芯片厂商自己提供的软件，如
Altera的QuartusII和Xlinx的ISE。另一类是其他EDA厂商提供的软件工具，统称为第三方工具。
数字系统 EDA设计
四、主要开发工具
设计输入工具
综合工具
仿真工具
实现和优化工具
后端辅助工具
验证调试工具
数字系统 EDA设计
Timing Analyzer、Floorplan Editor、Chip Editor、Design Space Explorer和Design Assistance等。后端辅助工具：主要有Assembler（编程文件生成工具）、 Programmer（下载配置工具）和PowerGauge（功耗仿真器）。验证调试工具：Mentor Tau、Synopsys HSPICE 和Innoveda BLAST 等。

EDA技术数字电子技术的应用

EDA技术数字电子技术的应用建筑专家视角下EDA技术数字电子技术的应用提纲：1. EDA技术概述和介绍2. EDA技术在数字电子技术中的应用3. EDA软件在建筑计划设计中的应用4. EDA技术在建筑时序控制中的应用5. EDA技术在建筑电气系统中的应用1. EDA技术概述和介绍EDA是Electronic Design Automation的缩写，即电子设计自动化，是指高科技产品中的电路设计，以及在这些产品的开发、制造和测试过程中使用的计算机程序和工具。

EDA技术的目的是通过使用计算机工具来提高电子设计的效率和质量，同时可以减少设计者的工作量和材料损失。

标准EDA工具包括数字电路设计、模拟电路设计和射频电路设计工具，涉及了从IC和芯片设计到模拟和数字信号处理应用的所有领域。

2. EDA技术在数字电子技术中的应用EDA技术对数字电子技术的应用主要包括以下四个方面：1）系统设计：EDA软件可以帮助系统设计者模拟系统所需的阻抗、电容和电感，并在所有成分被添加到电路板之前检查所有的电线和元器件，以确保系统正常工作。

EDA还可以提供三维建模和可视化，使创意展现的更清晰。

2） PCB设计：EDA软件可以在PCB上完成布线前预测估算和分析，这可以减少时间和纸面工作量。

EDA软件工具可以在设计过程中确保所有电路符合ISO、IPC和ANSI标准，并遵循UL可靠性指南。

3）FPGA设计：EDA技术使FPGA设计变得更加迅速和高效，它可以将设计者从底层细节中解脱出来，自动操纵、分析和优化硬件，从而消除了多数传统硬件设计方法的瓶颈。

EDA还可以将模拟和数字信号处理功能转换为硬件，即使在设计过程中有许多更改也可以保证设计的一致性。

4）芯片设计：EDA技术在芯片设计中的主要工作是芯片架构设计和布局结果，电源分析，特定电气属性分析和测试。

EDA软件可以通过一些专业的算法来引导设计或自动放置元器件和布线。

3. EDA软件在建筑计划设计中的应用EDA软件可以协助建筑师和设计师制定建筑计划设计方案，其中应用特定的EDA软件来扩大建筑设计的范围。

EDA课件—数字系统设计

延时物理时间
可编程ASIC技术
22
可编程ASIC技术
• 可编程ASIC技术概论 • Altera可编程ASIC器件 • Xilinx可编程ASIC器件
23
电子设计自动化Electronic Desige Automation（EDA）
CAE（前端） Viewlogic Summit Synopsys Cadence OrCAD Data I/O COMPASS ASIC VHDL VHDL VHDL Verilog HDL Abel CAD（后端） Xilinx Altera Lattice AMD Foundation MAX+PlusII PDS+ Microsim
Pilkington FPAA FPMA
配置文件
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集成电路的发展是从小规模—中规模—大规模—超大规模，发展的方向是两方面：通用集成电路，专用集成电路定制半定制1.标准单元 2.门阵列 3.可编程逻辑器件编程方式:1.一次编程熔丝开关, 反熔丝开关 2.多次编程浮栅编程 3.无限次编程基于SRAM编程元件 1.静态存储器 2.反熔丝开关 3.浮栅编程技术:浮栅,叠栅,电可改写,闪速存储单元
31
练习一
• 上网查找EDA相关网站及相关设计、仿真工具 • 重点查找网站 /
32
Altera¿ ±³ Ã Õ Á É à Ì Å ó Ð ¨PLD£ Í (FLEX) £ © º
13
图：嵌入式Internet应用
14
最新进展之：可编程片上系统（SOPC）
• SOPC：可编程逻辑器件在嵌入式应用中的完美体现 • SOPC的技术基础 – 超大规模可编程逻辑器件及其开发工具的成熟
• FPGA密度提高 • FPGA成本足以与ASIC抗衡 • FPGA设计、综合、仿真、测试工具性能飞速提高

EDA及数字系统设计

数字系统设计方法

EDA技术及应用—基于FPGA的电子系统设计：基于Verilog hdl的数字电路设计

数字系统设计及实验实验报告

EDA技术在数字逻辑系统设计中的应用

EDA课程设计 多功能数字钟设计程序清单 数字系统设计与verilog HDL(第四版) 王金明

数字系统设计与EDA技术课后练习题含答案

什么是eda技术？什么是自顶向下的设计方法？简述现代数字系统设计流程。

基于EDA技术的数字系统设计

EDA技术在数字系统设计应用论文

第1章绪论eda

EDA技术在数字系统设计中的应用

现代电子系统设计EDA教案

现代电子系统设计EDA教案

现代电子系统设计EDA教案

EDA设计介绍

EDA技术数字电子技术的应用

EDA课件—数字系统设计

EDA课程设计多功能数字钟设计程序清单数字系统设计与verilog HDL(第四版) 王金明