EDA技术的认识和体会

EDA技术的认识和体会

摘要：本学期我对EDA技术进行了学习，通过学习，我掌握了部分EDA技术的知识。本学期对 EDA 技术的学习为我的专业知识学习打开了一个全新的窗口——微电子技术领域。对EDA 技术，我更是有了全新的认识。微电子技术的进步主要表现在大规模集成电路加工技术即半导体工艺技术的发展上，使得表征半导体工艺水平的线宽已经达到了纳米级。所以，集成电路设计正在不断地向超大规模、极低功耗和超高速的方向发展。而现代电子设计技术的核心已日趋转向基于计算机的电子设计自动化技术，即EDA 技术。

EDA技术的特点和优势

技术就是依赖功能强大的计算机，在EDA 工具软件平台上，对以硬件描述语言 HDL 为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、布局布线以及逻辑优化和仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能。EDA 技术使得设计者的工作仅限于利用软件的方式，即利用硬件描述语言和EDA 软件来完成对系统硬件功能的实现，这是电子设计技术的一个巨大进步。 EDA 技术在进入21 世纪后，得到了更大的发展。嵌入式处理器软核的成熟，使得SOPC 步入大规模应用阶段。电子技术领域全方位融入EDA 技术，除了日益成熟的数字技术外，传统的电路系统设计建模理念发生了重大的变化。同时，EDA 使得电子领域各学科的界限更加模糊，更加互为包容。这些都利于设计人员利用EDA 技术进行电子系统设计，如全定制或半定制ASIC 设计，FPGA/CPLD 开发应用和印制电路板。从 EDA 技术的特点不难看出，相比于传统的数字电子系统或 IC 设计，EDA 技术拥有独特的优势。在传统的数字电子系统或 IC 设计中，手工设计占了较大的比例。因此，也存在很多缺点。例如：复杂电路的设计、调试十分困难；由于无法进行硬件系统仿真，如果某一过程存在错误，查找和修改十分不便；设计过程中产生大量文档，不易管理；可移植性差等。相比之下，EDA 技术有很大不同。它运用HDL 对数字系统进行抽象的行为与功能描述到具体的内部线路结构描述，从而可以在电子设计的各个阶段、各个层次进行计算机模拟验证，保证设计过程的正确性，可以大大降低设计成本，缩短设计周期。由于有各类库的支持，能够完成各种自动设计过程。它极大地简化了设计文档的管理，逻辑设计仿真测试技术也日益强大。 VHDL 在现在的EDA 设计中使用最多，也拥有几乎所有主流EDA 工具的支持。

EDA工具

EDA工具在EDA技术应用中占据极其重要的位置，EDA的核心是利用计算机完成电子设计全过程自动化，因此，基于计算机环境的EDA软件的支持是必不可少的。EDA工具大致可以分为如下5个模块:设计输入编辑器；仿真器；HDL综合器；适配器（或布局布线器）；下载器。

VHDL语言基础

VHDL 作为一个规范语言和建模语言，不仅可以作为系统模拟的建模工具，而且可以作为电路系统的设计工具，可以利用软件工具将 VHDL 源码自动地转化为文本方式表达的基本逻辑元件连接图，即网表文件。这种方法显然对于电路自动设计是一个极大的推进。它具有很强的电路描述和建模能力，能从多个层次对数字系统进行建模和描述，从而大大简化了硬件设计任务，提高了设计效率和可靠性。 EDA 技术良好的可移植性与可测试性，将所有设计环节纳入统一的自顶向下的设计方案中。它不但在整个设计流程上充分利用计算机的自动设计能力、在各个设计层次上利用计算机完成不同内容的仿真模拟，而且在系统板设计结束后仍可利用计算机对硬件系统进行完整的测试。书中通过大量的图示对PLD 硬件特性与编程技术进行了形象的讲解，不仅融合了之前学习的关于电路设计的知识还将EDA 的技术加入其中。对VHDL 语言的详尽讲解更是让我深刻理解了 VHDL 语言的编程原理。

VHDL可以把任意复杂的电路系统作为一个模块。一个模块可以分为3个主要的组成部分：参数部分，接口部分，描述部分。参数部分主要由库和程序包说明组成。每个VHDL模块中仅有一个设计实体它类似于原理图中一个不见符号。实体并不描述设计的具体功能，只用于定义该设计所需的全部输入信号。结构体主要描述实体的内部结构，即描述一个实体的功能。VHDL结构体有多种描述方式：行为描述方式，数据流描述方式，结构描述方式，混合描述方式等。

EDA技术的综合体会

由于本门课程是一门硬件学习课程，所以实验必不可少。通过课程最后实验，我体会一些 VHDL 语言相对于其他编程语音的特点。相对于其它计算机语言的学习，如C 或汇编语言，VHDL 具有明显的特点。这不仅仅是由于 VHDL 作为一种硬件描述语言的学习需要了解较多的数字逻辑方面的硬件电路知识，包括目标芯片基本结构方面的知识更重要的是由于 VHDL 描述的对象始终是客观的电路系统。由于电路系统内部的子系统乃至部分元器件的工作状态和工作方式可以是相互独立、互不相关的，也可以是互为因果的。这表明，在任一时刻，电路系统可以有许多相关和不相关的事件同时并行发生。例如可以在多个独立的模块中同时入行不同方式的数据交换和控制信号传输，这种并行工作方式是任何一种基于 CPU 的软件程序语言所无法描绘和实现的。传统的软件编程语言只能根据 CPU 的工作方式，以排队式指令的形式来对特定的事件和信息进行控制或接收。在 CPU 工作的任一时间段内只能完成一种操作。 VHDL 虽然也含有类似于软件编程语言的顺序描述语句结构，但其工作方式是完全不同的。软件语言的语句是根据 CPU 的顺序控制信号，按时钟节拍对应的指令周期节拍逐条运行的，每运行一条指令都有确定的执行周期。但 VHDL

则不同，从表面上观，VHDL 的顺序语句与软件语句有相同的行为描述方式，但在标准的仿真执行中有很大的区别。VHDL 的语言描述只是综合器赖以构成硬件结构的一种依据，但进程语句结构中的顺序语句的执行方式决非是按时钟节拍运行的。实际情况是其中的每一条语句的执行时间几乎是 0 （但该语句的运行时间却不一定为0）,即1000 条顺序语句与10 条顺序语句的执行时间是相同的。在此，语句的运行和执行具有不同的概念（在软件语言中,它们的概念是相同）, 的执行是指启动一条语句,允许它运行一次,而运行就是指该语句完成其设定的功能。

通过学习，我认识到理论要与实际结合，培养动手动脑能力的重要性，做事情要抱着一丝不苟的态度，这样才能做好事情。同时也入一步了解到EDA 的强大之处，硬件电路的优秀的地方，对硬件方面更感兴趣了。这门课程的学习，为我以后的专业知识的学习打下了良好的基础。