EDA技术概论
第一章 EDA技术概述
EDA技术的发展历史 2 EDA技术的发展历史
三个发展阶段 1.计算机辅助设计CAD阶段 计算机辅助设计CAD 1.计算机辅助设计CAD阶段 2.计算机辅助工程CAE阶段 计算机辅助工程CAE 2.计算机辅助工程CAE阶段 3.电子设计自动化EDA阶段 电子设计自动化EDA 3.电子设计自动化EDA阶段
除了以上3家公司的FPGA/CPLD产品外， 除了以上3家公司的FPGA/CPLD产品外， FPGA/CPLD产品外 还有ACTEL公司、ATMEL公司 AMD公司 ACTEL公司 公司、 公司、 还有ACTEL公司、ATMEL公司、AMD公司、 AT&T公司 TI公司 INTEL公司 公司、 公司、 公司、 AT&T公司、TI公司、INTEL公司、 Motorola公司 Cypress公司 公司、 公司、 Motorola公司、Cypress公司、 Quicklogic公司等都提供有各自带有不 Quicklogic公司等都提供有各自带有不 同特点的产品供选用。 同特点的产品供选用。
1.4 EDA技术的设计流程 EDA技术的设计流程 技术的
这里介绍基于FPGA/CPLD的EDA 这里介绍基于FPGA/CPLD的 FPGA/CPLD 技术的设计流程
FPGA／CPLD设计流程 FPGA／CPLD设计流程
设计输入 综合 适配 编程下载 硬件测试 仿真
1.设计输入 1.设计输入
原理图输入 图形输入 设计输入 文本输入 波形图输入 状态图输入
c.从结构特点来区分 c.从结构特点来区分 乘积项结构PLD 包括PROM PLA、 PLD， PROM、 （1）乘积项结构PLD，包括PROM、PLA、 PAL、GAL、EPLD、CPLD等器件 等器件。 PAL、GAL、EPLD、CPLD等器件。 查找表结构PLD FPGA属此类器件 PLD， 属此类器件。 （2）查找表结构PLD，FPGA属此类器件。
EDA技术概述
第一章EDA技术概述
1.含义：是指对数字信息进行存储、传输、处理的电子系统。
它的输入和输出都是数字量。
通常把门电路、触发器等称为逻辑器件；将由逻辑器件构成，能执行某单一功能的电路，如计数器、译码器、加法器等，称为逻辑功能部件；把由逻辑功能部件组成的能实现复杂功能的数字电路称数字系统。
2.数字系统和功能部件之间的区别：功能是否单一、是否包含控制电路
1.1 EDA技术及其发展
1.生产制造技术
2.电子设计技术——EDA 技术
（1）EDA技术的含义：指立足于计算机工作平台而开发出来的一整套先进的设计电子系统的软件工具。
（2）三个发展阶段：电子CAD 、电子CAE、EDA阶段（3）EDA技术的特点：（5个）
1.2 数字系统的两种设计思路
1.自顶向下法(Top_down设计)
2.自底向上法(Bottom-up设计)
3.IP复用技术与SoC
（1）IP的含义
（2）IP核分为软核、硬核和固核三部分。
（3）SoC:芯片系统
1.3 数字系统的设计流程
1.设计输入
2.综合
3.适配
4.仿真
5.编程下载和配置
流程图：
1.4 用于开发FPGA和CPLD的EDA工具
1.基于CPLD/FPGA的集成开发环境
2.基于CPLD/FPGA开发环境的专业软件:输入工具、综合工具、仿真工具
1.5 EDA技术的发展趋势
1.高性能的EDA工具将得到进一步发展
2.EDA技术将促进ASIC和FPGA逐步走向融合。
第1章 EDA技术概述
1.2 传统设计方法与EDA方法的区别 传统设计方法与EDA方法的区别
传统的数字系统设计方法是自下而上的设计 方法，是以固定功能元件为基础，基于电路 方法，是以固定功能元件为基础， 板的设计方法，主要设计文件是电路原理图。 板的设计方法，主要设计文件是电路原理图。
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问题的提出（实例） 问题的提出（实例）
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所谓功能仿真，是直接对 所谓功能仿真，是直接对VHDL、原理图描述或其 、 他描述形式的逻辑功能进行测试模拟， 他描述形式的逻辑功能进行测试模拟，以了解其实 现的功能是否满足原设计要求的过程， 现的功能是否满足原设计要求的过程，仿真过程不 涉及任何具体器件的硬件特性。功能仿真不经历适 涉及任何具体器件的硬件特性。 配阶段，是将综合后的VHDL网表文件送到 配阶段，是将综合后的 网表文件送到VHDL 网表文件送到 仿真器中所进行的仿真。 仿真器中所进行的仿真。直接进行功能仿真的好处 是设计耗时短，对硬件库、综合器等没有任何要求。 是设计耗时短，对硬件库、综合器等没有任何要求。
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EDA技术为电子系统设计带来了这样的变化： 技术为电子系统设计带来了这样的变化： 技术为电子系统设计带来了这样的变化
（1）设计效率提高，设计周期缩短； ）设计效率提高，设计周期缩短； （2）设计质量提高； ）设计质量提高； （3）设计成本降低； ）设计成本降低； （4）能更充分地发挥设计人员的创造性； ）能更充分地发挥设计人员的创造性； （5）设计成果的重用性大大提高，省去了不必要 ）设计成果的重用性大大提高， 的重复劳动。 的重复劳动。
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手工设计： 手工设计：设计者 + 纸 + 笔 自动设计： 自动设计：设计者 + EDA技术 技术
3
EDA技术概论.ppt
END IF;
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3、软件开发工具
(1)、ALTERA： QuartusII、MAX+PlusII (2)、LATTICE： IispLever (3)、XILINX： ISE
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VHDL VHSIC Hardware Description Language
(VHSIC:Very High Speed Integrated Circuit) HDL:Hardware Description Language 硬件描述语言
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LIBRARY IEEE;
EDA应用技术
学 时：4课时/周 主 讲：贾俊霞
重庆科创职业学院机械与电子工程学院
电子工程师的梦想……
告诉机器我想设计新产品的功能要 求，机器自动完成所有的设计图纸、 源代码、制造成模具。
我的看法：
• 一门设计型综合课程 • 起点低，易上手，难精通 • 通向硬件设计工程师的必修课 • 大胆发挥你的想象力，做你想做的设计
PAL： Progammable Array Logic ——（可编程阵列逻辑）
GAL：Generic Array Logic ——（通用阵列逻辑）
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PLD： Progammable Logic Device ——（可编程逻辑器件）
CPLD：Complex Progammable Logic Device ——（复杂可编程逻辑器件）
FPGA：Field Progammable Gate Array ——（现场可编程逻辑门阵列）
EDA技术概述.ppt
第 1 章 EDA 技术概述
从20世纪60年代中期计算机刚进入实用阶段开始，人们就 希望使用计算机进行电子产品的设计，设计人员不断开发出各 种计算机辅助设计工具来进行电子系统的设计。随着电路理论 和半导体工艺水平的提高，EDA技术得到了飞速发展。 EDA 工具的作用范围从PCB板设计延伸到电子线路和集成电路设计， 甚至延伸到了整个系统的设计。
第 1 章 EDA 技术概述
(1) 高层综合(High Level Synthesis，HLS)的理论与方法取 得了较大进展，将EDA设计层次提高到了行为级(又称系统级)， 并划分为逻辑综合和测试综合。逻辑综合就是对不同层次和不 同形式的设计描述进行转换，通过综合算法，以具体的工艺背 景实现高层目标所规定的优化设计；通过设计综合工具，可将 电子系统的高层行为描述转换到低层硬件描述和确定的物理实 现，使设计人员无需直接面对低层电路，不必了解具体的逻辑 器件，从而把精力集中到系统行为建模和算法设计上。
第 1 章 EDA 技术概述
20世纪80年代初，随着电路集成规模的扩大，EDA技术 有了较快的发展。许多软件公司(如Mentor、DaisySystem及 LogicSystem等)进入市场，开始供应带电路图编辑工具和逻辑 模拟工具的EDA软件。这个时期的软件主要针对产品开发， 按照设计、分析、生产和测试等不同阶段，分别使用不同的软 件，每个软件只能完成其中的一项工作，通过顺序循环使用这 些软件，可完成设计的全过程。但这样的设计过程存在不同软 件之间的接口处理繁琐、缺乏系统级的总体仿真的缺陷。
第一章——EDA技术的概论
EDA技术及应用
传统方法与EDA方法比较：
1. 2. 3. 传统方法： 自下至上的（BottomUp) 通用的逻辑元、器件 系统硬件设计的后期进 行仿真和调试 4. 主要设计文件是电原图 5. 手工实现 EDA方法： 自上至下（Topdown) PLD(可编程逻辑器件） 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 1. 2. 3.
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EDA技术及应用
与传统的基于电路板的设计方法不同，EDA技术 是基于芯片的设计 可编程逻辑器件 芯片设计
电路板构成
电子系统
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EDA技术及应用
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 descripation lauguage)为主。 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 等均由EDA工具一体化完成。
由各个功能模块连成 一个完整系统 由逻辑单元组成各个独立 的功能模块
由EDA工具完成综合、优化及工艺 的映射、实现
由基本门组成各个组合与 时序逻辑单元
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EDA技术及应用
EDA技术的优点： 采用自顶向下的设计方式 采用系统早期仿真 多种设计描述方式 高度集成化的EDA开发系统 PLD在系统（在线）编程（ISP）能力 可实现单片系统集成（SOC_System On a Chip), 减少产品体积、重量，降低综合成本 7. 提高产品的可靠性 8. 提高产品的保密程度和竞争能力 9. 降低电子产品的功耗 10.提高电子产品的工作速度 1. 2. 3. 4. 5. 6.
第1章 eda技术概述
第1章
EDA技术概述
表1.1 可编程逻辑器件EDA开发软件的特性
第1章
EDA技术概述
1.3 EDA技术的发展趋势
1.3.1 可编程器件的发展趋势 1. 向高密度、大规模的方向发展 电子系统的发展必须以电子器件为基础。随着集 成电路制造技术的发展，可编程ASIC器件的规模不断 地扩大，从最初的几百门到现在的上百万门。目前，
现某种逻辑功能的新型逻辑器件，主要包括FPGA和
CPLD两大类。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。国际上生产
FPGA/CPLD的主流公司，并且在国内占有市场份额较
大的主要是Xilinx、A1tera、Lattice等三家公司。
第1章
EDA技术概述
Xi1inx公司的FPGA器件有XC2000、XC3000、
Foundation项目管理器集成了Xilinx实现工具，并包含
了强大的Synopsys FPGA Express综合系统，是业界最 强大的EDA设计工具之一。
第1章
EDA技术概述
1.2.3 输入方式 常用的硬件描述语言有VHDL语言、Verilog语言和 ABEL语言。 VHDL语言作为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。
第1章
EDA技术概述
1.2 EDA技术的主要内容
作为一名初学者，面对涉及面广、内容交叉纵横 的EDA技术往往感到无从入手。下面我们以绘画为例， 从实用的角度来阐明基于可编程逻辑器件的数字系统 EDA技术的主要内容。在开始绘画之前，我们必须准 备好纸和笔墨。
第1章
EDA技术概述
1.2.1 大规模可编程逻辑器件 可编程逻辑器件(简称PLD)是一种由用户编程来实
第一章EDA技术概论
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第一章、EDA技术概论 第一章、EDA技术概论
1.3 EDA技术的主要内容
1、大规模可编程逻辑器件 可编程逻辑器件是一种由用户编程以实现某种逻辑功能的半定制性器 件。从工艺上分为CPLD和FPGA两种。主流的器件公司有Xilinx、Altera 和Lattice. 规模已经达到10万门以上。 2、硬件描述语言 硬件描述语言用来对硬件电路的描述，是电路的描述更抽象化。主 要的硬件描述语言有：VHDL,Verilog，ABEL。设计输入 3、软件开发工具 开发软件是EDA中的重要工具，设计过程中的各个环节都需要软件的 协助。 4、应用系统或实验开发系统
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（4）布局和布线 • 布局和布线工作是在设计检验通过以后由软件自 动完成的，它能以最优的方式对逻辑元件布局， 并准确地实现元件间的互连。 （5）生成编程数据文件 • 设计处理的最后一步是产生可供器件编程使用的 数据文件。对CPLD来说，是产生熔线图文件，即 JEDEC文件（电子器件工程联合会制定的标准格 式，简称JED文件）；对于FPGA来说，是生成位 流数据文件（Bitstream Generation），简称BG文 件
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参考资料
《CPLD技术及其应用》 宋万杰 等编著 西安电子科大出版社出版 《VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计》 侯伯亨 顾新 等编著 西安电子科技大学出版社 《EDA技术及应用实践》 高有堂 主编 清华大学出版社 《数字系统设计与PLD应用技术》 蒋璇 臧春花 编著 电子工业出版社 相关网址：
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7、硬件描述语言概述 、
• 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，更适合行为描述。 • 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。 • ABEL：一种支持各种不同输入方式的HDL，被广泛用于各种可编程逻 辑器件的逻辑功能设计，由于其语言描述的独立性，因而适用于各种 不同规模的可编程器件的设计。 • 有专家认为，在新世纪中，VHDL与Verilog语言将承担几乎全部的数字 系统设计任务。
第1章 EDA技术概况
6. CPLD(Complex Programmable Logic Device复 杂可编程逻辑器件) CPLD(Complex Programmable Logic Device)复
杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出 来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大 规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而 自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计 方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件 描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下 载电缆（“在系统”编程）将代码传送到目标芯 片中，实现设计的数字系统。
1.2 可编程逻辑器件的发展概况
随着微电子技术的发展，设计与制造集成电
路的任务已不完全由半导体厂商来独立承担。 系统设计师们更愿意自己设计专用集成电路 (ASIC)芯片，而且希望ASIC的设计周期尽可 能短，最好是在实验室里就能设计出合适的 ASIC芯片，并且立即投入实际应用之中，因 而出现了现场可编程逻辑器件(FPLD)，其中 应用最广泛的当属现场可编程门阵列(FPGA) 和复杂可编程逻辑器件(CPLD)。
7.
FPGA(Field Programmable Gate Array现场可编程 门阵列) FPGA可反复编程，并能实现芯片功能的动态重 构。FPGA的设计可在厂家提供的开发系统中快速有效 地完成，生成的设计文件以构造代码的形式存储在 FPGA外的存储体中。系统上电时将这些构造代码读入 FPGA内由SRAM构成的配置存储器，并由各个配置存 储单元控制FPGA中的可编程资源实现用户的专用设 计
5. EPLD(可擦除可编程逻辑器件） 可擦除的可编程逻辑器件 EPLD 是 Altera 公 司 20 世纪 80 年代中期推出的一种大规模可 编程逻辑器件。 EPLD 的基本结构与 GAL 并无本质区别 ，但其集成密度比 GAL 高得 多，使其在一块芯片内能够实现更多的逻辑 功能。比较有代表性的 EPLD 是 Atmel 公司 的 ATV750 、 ATV2500 和 ATV5000
eda技术概述
eda技术概述eda技术概述《EDA技术》主要介绍EDA技术中最常用的两个工具软件——Protel 2004和Multisim 7。
以下是关于eda技术概述，欢迎大家参考!1.EDA技术的概念EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。
利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。
现在对EDA的概念或范畴用得很宽。
包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。
目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。
例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。
本文所指的EDA技术，主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计。
EDA设计可分为系统级、电路级和物理实现级。
2 EDA常用软件EDA工具层出不穷，目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有：multiSIM7(原EWB的最新版本)、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、Viewlogic、Mentor、Graphics、Synopsys、LSIIogic、Cadence、MicroSim等等。
这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同进还可以进行PCB自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。
下面按主要功能或主要应用场合，分为电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具及其它EDA软件，进行简单介绍。
2.1 电子电路设计与仿真工具我们大家可能都用过试验板或者其他的东西制作过一些电子制做来进行实践。
但是有的时候，我们会发现做出来的东西有很多的问题，事先并没有想到，这样一来就浪费了我们的很多时间和物资。
EDA技术概述(课件)
EDA技术与VHDL 第1章EDA技术概述1.1 EDA技术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EDA（Electronic Design Automation）技术。
20世纪70年代EDA技术雏形20世纪80年代EDA技术基础形成20世纪90年代EDA技术成熟和实用1.1 EDA技术21世纪后●在FPGA上实现DSP应用成为可能。
●在一单片FPGA中实现一个完备的可随意重构的嵌入式系统成为可能。
●在仿真和设计两方面支持标准硬件描述语言的功能强大的EDA软件不断推出。
●电子领域各学科的界限更加模糊，更互为包容。
●用于ASIC设计的标准单元已涵盖大规模电子系统及复杂IP核模块。
●软硬IP核在电子行业的产业领域广泛应用。
●SoC高效低成本设计技术的成熟。
●复杂电子系统的设计和验证趋于简单。
1.2 EDA技术应用对象1. 可编程逻辑器件2. 半定制或全定制ASIC3. 混合ASIC1.3 硬件描述语言VHDLHDLVHDLVerilog HDLSystemVerilogSystem C在EDA设计中使用最多，也得到几乎所有的主流EDA工具的支持这两种HDL语言还处于完善过程中，主要加强了系统验证方面的功能。
1.4 EDA技术的优势1．保证设计过程的正确性，大大降低设计成本，缩短设计周期。
2．有各类库的支持。
3．极大地简化设计文档的管理。
4．日益强大的逻辑设计仿真测试技术。
5．设计者拥有完全的自主权，再无受制于人之虞。
6．良好的可移植与可测试性，为系统开发提供了可靠的保证。
7．能将所有设计环节纳入统一的自顶向下的设计方案中。
8．EDA不但在整个设计流程上充分利用计算机的自动设计能力，而且在各个设计层次上利用计算机完成不同内容的仿真模拟，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。
1.5 面向FPGA的EDA开发流程1.5.1 设计输入1. 图形输入2. 硬件描述语言代码文本输入1.5 面向FPGA的EDA开发流程1.5.2 综合(1)自然语言综合(2)行为综合(3)逻辑综合(4)版图综合或结构综合1.5 面向FPGA的EDA开发流程1.5.2 综合1.5.3 适配（布线布局）1.5 面向FPGA的EDA开发流程1.5.4 仿真1.5.5 RTL描述(1) 时序仿真(2) 功能仿真1.6 可编程逻辑器件1.6.1 PLD 的分类以集成度分低集成度芯片高集成度芯片从结构上分乘积项结构器件查找表结构器件从编程工艺上划1．熔丝(Fuse)型器件2．反熔丝(Anti-fuse)型器件3．EPROM 型4．EEPROM 型5．SRAM 型6．Flash 型1.6 可编程逻辑器件1.6.2 PROM可编程原理1.6 可编程逻辑器件1.6.2 PROM可编程原理1.6 可编程逻辑器件1.6.2 PROM可编程原理1.6 可编程逻辑器件1.6.2 PROM可编程原理1.6 可编程逻辑器件1.6.3 GAL1.7 CPLD的结构与可编程原理1.7 CPLD的结构与可编程原理1．逻辑阵列块1.7 CPLD的结构与可编程原理2．逻辑宏单元3．可编程连线阵列1.7 CPLD的结构与可编程原理4．I/O控制块1.8 FPGA的结构与工作原理1.8.1 查找表逻辑结构1.8.2 Cyclone III系列器件的结构原理1.8 FPGA 的结构与工作原理1.8 FPGA的结构与工作原理1.8.2 Cyclone III系列器件的结构原理1.9 硬件测试技术1.9.1 内部逻辑测试1.9.2 JTAG边界扫描测试1.10 编程与配置基于电可擦除存储单元的EEPROM或Flash技术基于SRAM查找表的编程单元。
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1.7.4 时序仿真与功能仿真
时序仿真
就是接近真实器件运行特性的仿真， 仿真文件中己包含了器件硬件特性参数， 因而，仿真精度高。
功能仿真
是直接对VHDL、原理图描述或其他 描述形式的逻辑功能进行测试模拟，以了解 其实现的功能是否满足原设计的要求的过程， 仿真过程不涉及任何具体器件的硬件特性。
1.7.5 编程下载
EDA技术实用教程
第1章 概述
1.1 EDA技术及其发展
EDA技术在进入21世纪后，得到了更大的发展，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的方式得以明确表达 和确认成为可能；
在仿真和设计两方面支持标准硬件描述语言的功能强 大的EDA软件不断推出。
电子技为 包容；
1.7.3 适配
适配器也称结构综合器，它的功能是将由综合器产生的网 表文件配置于指定的目标器件中，使之产生最终的下载文件， 如JEDEC、Jam格式的文件。适配所选定的目标器件 (FPGA/CPLD芯片)必须属于原综合器指定的目标器件系列。
逻辑综合通过后必须利用适配器将综合后网表文件针对某 一具体的目标器件进行逻辑映射操作，其中包括底层器件配 置、逻辑分割、逻辑优化、逻辑布局布线操作。适配完成后 可以利用适配所产生的仿真文件作精确的时序仿真，同时产 生可用于编程的文件。
通常，将对CPLD的下载称为编程(Program)，对FPGA中 的SRAM进行直接下载的方式称为配置(Configure)，但对于 OTP FPGA的下载和对FPGA的专用配置ROM的下载仍称为编 程。
FPGA与CPLD的辨别和分类主要是根据其结构特点和工作原 理。通常的分类方法是：
将 以 乘 积 项 结 构 方 式 构 成 逻 辑 行 为 的 器 件 称 为 CPLD， 如 Lattice 的 ispLSI 系 列 、 Xilinx 的 XC9500 系 列 、 Altera 的 MAX7000S系列和Lattice(原Vantis)的Mach系列等。
自顶向下的设计流程:
1．设计说明书
5．前端功能仿真
9．结构综合
2．建立VHDL行为模型 3．VHDL行为仿真
6．逻辑综合 7．测试向量生成
10．门级时序仿真 11．硬件测试
4．VHDL-RTL级建模
8．功能仿真
12．设计完成
1.6 EDA技术的优势
手工设计方法的缺点是：
1)复杂电路的设计、调试十分困难。 2)如果某一过程存在错误，查找和修 改十分不便。 3)设计过程中产生大量文档，不易管 理。 4)对于集成电路设计而言，设计实现 过程与具体生产工艺直接相关，因此可 移植性差。 5)只有在设计出样机或生产出芯片后 才能进行实测。
1.1 EDA技术及其发展
更大规模的FPGA和CPLD器件的不断推出； 基于EDA工具的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核在电子行业的产业领域、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的成熟。
1.2 EDA技术实现目标
作为EDA技术最终实现目标的ASIC，通过三种途径来完成：
ASIC设计方法
全定制法
半定制法
门阵列法 标准单元法 可编程逻辑器件法
1.8.2 一般ASIC设计的流程
系统规格说明
系统划分
逻辑设计与综合
版图验证
版图设计
综合后仿真
参数提取与后仿真
制版、流片
芯片测试
1.9 常用EDA工具
本节主要介绍当今广泛使用的以开发FPGA和CPLD为 主的EDA工具，及部分关于ASIC设计的EDA工具。
EDA技术
ASIC设计
SOPC/SOC
FPGA/CPLD 混合
可编程ASIC ASIC
设计
设计
门阵列 （MPGA）； 标准单元 （CBIC）；
全定制 （ASIC）；
ASIC设计
1.2 EDA技术实现目标
1. 超大规模可编程逻辑器件 2. 半定制或全定制ASIC 3. 混合ASIC
1.3 硬件描述语言VHDL
1.7 EDA设计流程
应用FPGA/CPLD的EDA开发流程: 原理图/VHDL文本编辑
FPGA/CPLD
器件和电路系统
1、isp方式下载 2、JTAG方式下载 3、针对SRAM结构的配置 4、OTP器件编程
综合
功能仿真
逻辑综合器
FPGA/CPLD
适配
结构综合器
FPGA/CPLD 编程下载
时序与功能 门级仿真
4、FPGA Compiler、FPGA Express、Synplify、 Leonardo Spectrum ...
EDA公司 ： CADENCE、EXEMPLAR、 MENTOR GRAPHICS、OrCAD、SYNOPSYS、 SYNPLICITY、VIEWLOGIC、...
1.11 IP核
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
CPU指令/数据代码： 010010 100010 1100
为ASIC设计提供的 电路网表文件
VHDL综合器运行流程
1.5 基于VHDL的自顶向下设计方法
(Deep-Submicron)工艺，如65nm，45nm已经走向成熟， 在一个芯片上完成的系统级的集成已成为可能。
➢ 市场对电子产品提出了更高的要求，如必须降低电子系统的
成本，减小系统的体积等，从而对系统的集成度不断提出更高 的要求。
➢ 高性能的EDA工具得到长足的发展，其自动化和智能化程度
不断提高，为嵌入式系统设计提供了功能强大的开发环境。
EDA技术有很大不同： 1)采用硬件描述语言作为设计输入。 2)库(Library)的引入。 3)设计文档的管理。 4)强大的系统建模、电路仿真功能。 5)具有自主知识产权。 6)开发技术的标准化、规范化以及IP核的可利用 性。 7)适用于高效率大规模系统设计的自顶向下设计 方案。 8)全方位地利用计算机自动设计、仿真和测试技 术。 9)对设计者的硬件知识和硬件经验要求低。 10)高速性能好。 11)纯硬件系统的高可靠性。
1、功能仿真 2、时序仿真
1.7.1 设计输入(原理图／HDL文本编辑)
1. 图形输入 图 形 输 入
原理图输入 状态图输入 波形图输入
1.7.1 设计输入(原理图／HDL文本编辑)
2. HDL文本输入
这种方式与传统的计算机软件语言编辑输入基 本一致。就是将使用了某种硬件描述语言(HDL) 的电路设计文本，如VHDL或Verilog的源程序， 进行编辑输入。
1.9.5 下载器(编程器)
EDA工具软件
1、ALTERA： MAX+PLUSII、QUARTUSII
2、LATTICE： isp EXPERT SYSTEM、 isp Synario ispDesignExpert SYSTEM ispCOMPILER、PAC-DESIGNER
3、XILINX： FOUNDATION、ISE
将以查表法结构方式构成逻辑行为的器件称为FPGA，如 Xilinx的SPARTAN系列、Altera的FLEX10K或ACEX1K系列 等。
1.7.6 硬件测试
最后是将含有载入了设计的 FPGA或CPLD的硬件系统进行 统一测试，以便最终验证设计项 目在目标系统上的实际工作情况， 以排除错误，改进设计。
按仿真的电路描述级别的不同，HDL仿真器可以单独或综 合完成以下各仿真步骤：
(1) 系统级仿真。 (2) 行为级仿真。 (3) RTL级仿真。 (4) 门级时序仿真。
1.9 常用EDA工具
1.9.4 适配器(布局布线器)
适配器的任务是完成目标系统在器件上的布局布线。适 配，即结构综合通常都由可编程逻辑器件的厂商提供的专 门针对器件开发的软件来完成。这些软件可以单独或嵌入 在厂商的针对自己产品的集成EDA开发环境中存在。
可以说，应用HDL的文本输入方法克服了上述原 理图输入法存在的所有弊端，为EDA技术的应用 和发展打开了一个广阔的天地。
1.7.2 综合
整个综合过程就是将设计者在EDA平台上编辑 输入的HDL文本、原理图或状态图形描述，依据 给定的硬件结构组件和约束控制条件进行编译、 优化、转换和综合，最终获得门级电路甚至更底 层的电路描述网表文件。由此可见，综合器工作 前，必须给定最后实现的硬件结构参数，它的功 能就是将软件描述与给定的硬件结构用某种网表 文件的方式对应起来，成为相应互的映射关系。
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
1.12 EDA的发展趋势
系统集成芯片成为IC设计的发展方向，这一发展趋势 表现在如下几个方面：
➢ 超大规模集成电路的集成度和工艺水平不断提高，深亚微米
综合器的使用也有两种模式： 图形模式和命令行模式(Shell模式)。
1.9 常用EDA工具
1.9.3 仿真器
按处理的硬件描述语言类型分，HDL仿真器可分为：
(1) VHDL仿真器。 (2) Verilog仿真器。 (3) Mixed HDL仿真器(混合HDL仿真器，同时处理Verilog与VHDL)。 (4) 其他HDL仿真器(针对其他HDL语言的仿真)。
1.8.1 ASIC设计方法
按版图结构及制造方法分，有半定制(Semi-custom)和 全定制(Full-custom)两种实现方法。
全定制方法 是一种
基于晶体管级的，手工 设计版图的制造方法。
半定制法 是一种