EDA与硬件描述语言.

• 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。
• EDA设计方法：自上而下的设计方法
系统规格设计 功能级描述、仿真 模块化分、仿真
源自文库
逻辑综合、优化、布局布线
定时仿真、定时检查
输出门级网表 ASIC芯片投片、PLD器件编程、测试
2.传统的设计方法是基于电路板的设计方法， EDA技术是基于芯片的设计方法
可编程逻辑器件
芯片设计
电路板构成
电子系统
3.描述方式不同 传统设计方法采用电路图为主； EDA设计方法以硬件描述语言 （HDL_Hard Description Language）为主 4.设计手段不同 传统设计方法以手工设计为主； EDA设计方法为自动实现，其方案验 证与设计、系统逻辑综合、布局布线、性 能仿真、器件编程均由EDA工具一体化完 成
• FPGA 在结构上主要分为三个部分，即可 编程逻辑单元，可编程输入 /输出单元和可 编程连线三个部分。CPLD在结构上主要包 括三个部分，即可编程逻辑宏单元，可编 程输入/输出单元和可编程内部连线。 • 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。
传统设计方法与EDA设计方法比较
• 传统方法 1.自下而上 2.通用的逻辑元器件 3.系统硬件设计的后期进 行仿真和调试 4.主要设计文件是电路原 理图 5.手工实现
• EDA 方法 1.自上而下 2. PLD （可编程逻辑器） 3.系统设计的早期进行仿 真和修改 4.多种设计文件，发展趋 势以HDL描述文件为 主 5.自动实现
第1章 EDA与硬件描述语言
1.1 电子设计自动化（EDA）技术
1.1.1 EDA技术的含义
Electronic Design Automation 电子设计自动化
1.1.2 EDA技术的发展历程 1. 早期电子CAD阶段 20世纪70年代，属EDA技术发展初期。 利用计算机、二维图形编辑与分析的CAD 工具，完成布图布线等高度重复性的繁杂 工作。 典型设计软件如Tango布线软件。
3.电子设计自动化(EDA)阶段 20世纪90年代，可编程逻辑器件迅速 发展，出现了功能强大的全线EDA工具。 具有较强抽象描述能力的硬件描述语言 （VHDL、Verilog HDL）及高性能综合工 具的使用，使过去单功能电子产品开发转 向系统级电子产品开发(即SOC_System On a Chip：单片系统或片上系统集成)。 开始实现“概念驱动工程(Concept Driver Engineering，CDE)的梦想。
VHDL硬件描述 语言
本课程的安排
• 学时数：56学时（课堂教学40学时，实验教学24学时） • 课堂教学内容： 第一部分、EDA与硬件描述语言概述 EDA技术硬件知识、软件知识、开发系统简介 第二部分、VHDL编程基础 VHDL语言的基本结构、语言元素、基本语句 第三部分、基本逻辑电路的设计 组合逻辑、时序逻辑、状态机设计 第四部分、MAX+PLUSII开发工具 第五部分、EDA实验开发系统 恒科电子 HK ——EDA实验开发系统 第六部分、VHDL设计应用实例 • 教学目的：掌握一门设计语言，熟悉一类设计工具
2.计算机辅助工程设计(CAE)阶段 20世纪80年代初，出现了低密度的可 编程逻辑器件(PAL_Programmable Array Logic和GAL_Generic Array Logic)，相应 的EDA开发工具主要解决电路设计没有完 成之前的功能检测等问题。 80年代后期，EDA工具已经可以进行 初级的设计描述、综合、优化和设计结果 验证。
1.1.3 传统设计方法与EDA设计方法的区别 1.设计思想的不同 • 传统设计方法：自下而上的设计方法
系统测试与性能分析
完整系统构成
电路板设计
固定功能元件
• 传统设计方法的缺点： 1.设计依赖手工和经验 2.设计依赖现有的通用元器件 3.设计后期的仿真和调试 4.自下而上设计思想的局限 5.设计实现周期长，灵活性差，耗时耗力， 效率低下。
1.1.4 EDA技术的主要内容 • 实现载体：大规模可编程逻辑器件 (PLD_Programmable Logic Device) • 描述方式：硬件描述语言(HDL) VHDL、 Verilog HDL • 设计工具：开发软件、开发系统 • 硬件验证：实验开发系统
• 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。
• EDA技术的广义定义范围包括： (1)半导体工艺设计自动化 (2)可编程器件设计自动化 (3)电子系统设计自动化 (4)印刷电路板设计自动化 (5)仿真与测试、故障诊断自动化 (6)形式验证自动化 统称为EDA工程
• EDA技术的狭义定义： 以大规模可编程逻辑器件为设计载体， 以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表 达方式，以计算机、大规模可编程器件的 开发软件及实验开发系统为设计工具，自 动完成用软件方式描述的电子系统到硬件 系统的逻辑编译、逻辑化简、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多学科 融合的新技术。
教材及参考资料
• 教材： 《VHDL硬件描述语言》 辛春艳编著 国防工业出版社 • 参考书： 《VHDL与数字电路设计》卢毅、赖杰 编著 科学出版社 《EDA技术及应用》谭会生，张昌凡 编著 西安电子科技大 学出版社 《CPLD/FPGA的开发与应用》徐光辉 徐志军 编著电子工业 出版社 • 相关的网站： www.fpga.com.cn www.edaclub.net www.edachina.com