EDA电子教案(第1章) - 360文档中心

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根据系统对硬件的行为和功能的要求，
自上而下地逐层完成相应的描述、模拟、综
合、优化和布线，直到完成硬件设计。在设
计过程中除了对硬件的行为和功能需要设计
人员进行描述以外，其它设计过程均由计算
机自动完成。这个过程称为电子设计自动化
（EDA）
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一、EDA技术的发展进程（三个阶段）
1．电子系统设计CAD是EDA发展的初级阶段（20世纪60年代中期—80年代初）。
可编程器件
可编程逻辑器件（PLD）
（Programmable Logic Device）
可编程模拟器件（PAC）
（Programmable Analog Circuit）
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PLD PAC
低密度PLD 高密度PLD
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可编程阵列逻辑(PAL）
通用阵列逻辑（GAL）
复杂可编程逻辑器件（CPLD）现场可编程门阵列（FPGA）在系统可编程逻辑器件（isp-PLD）
在系统可编程模拟器件（isp-PAC）
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2．硬件描述语言
—电子系统设计的主要表达手段
电子设计自动化（EDA）技术要求用硬件描述语言（Hardware Description Language，HDL ）来进行硬件的行为（信号连接关系、定时关系）和功能（逻辑功能）的描述。
常见的HDL语言： VHDL语言、Verilog HDL语言等。
EDA软件系统
设计输入模块设计数据库模块分析验证模块综合仿真模块布局布线模块
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一、设计输入模块
接受用户不同的设计输入表达方式（原理图输入、波形输入、层次输入、HDL输入等），并进行语义正确性和语法规范性的检查。然后将用户设计描述数据转换为 EDA软件系统内部数据格式（即网表文件，如EDIF文件），存入设计数据库，以便于其它模块调用。
2．电子系统设计CAE是EDA发展的中级阶段（ 20世纪80年代初—90年代初）。
3．以可编程器件为核心的EDA技术是EDA 发展的高级阶段（ 20世纪90年代以来）
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1．CAD阶段
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以二维平面图形的计算机辅助设计软件为工具，代替传统的手工制图设计印制电路板（PCB）和集成电路的阶段。主要进行 PCB布局布线、电路模拟与仿真、原理图的绘制等等。例如：TANGO、SPICE。
例如：OrCAD和Protel早期的版本
缺点：设计输入手段以原理图输入为主，形式单一，不适应大规模电子系统的设计。
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3．EDA阶段
系统设计的核心是可编程器件的设计。以逻辑综合、硬件行为仿真、参数分析和测试为主要特点，设计输入形式多样，出现了用硬件描述语言（HDL）描述设计输入的方法。
ispEXPERT——Lattice
Foundation——Xilinx
PAC-Designer——Lattice
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4．实验开发系统
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—电子系统设计的下载与硬件验证工具
提供FPGA/CPLD芯片下载电路及EDA实验、开发环境的外围资源，以供硬件验证用。一般包括：
EDA技术与应用
北华航天工业学院电子工程系
2010.9
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第一章 EDA技术概述
第一节 EDA技术的发展及其未来第二节 EDA技术的构成要素第三节 EDA软件系统的构成第四节基于可编程逻辑器件的EDA
技术流程
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第一节 EDA技术的发展及其未来
电子设计自动化（Electronics Design Automation）是指利用计算机来完成电子系统设计。
（1）实验开发所需的各类基本信号发生模块（时钟、脉冲、电平等）
（2）通用数字式和扫描驱动类型接口
（3）模拟器件及接口
（4）监控程序模块
（5）目标芯片适配座，以及FPGA/CPLD目标芯片和编程下载电路等。
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第三节 EDA软件系统的构成
EDA软件系统的基本结构大致包括：
EDA工具是一个开放式的完整的集成设计环境，应包括电气原理图与硬件描述语言输入、自动布局布线PCB设计、混合型电路仿真、 PLD设计与下载等功能。不同的EDA工具之间应该具有良好的接口特性，从而能够资源共享。
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二、EDA技术的发展前景
可编程模拟器件和数模混合器件快速发展；
DSP)。在当前，利用EDA技术进行电子系统设计
的最终目标是完成专用集成电路芯片（ASIC）的设计与实现。
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第二节 EDA技术的构成要素
1．大规模可编程器件 2．硬件描述语言 3．软件开发环境 4．实验开发环境
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1．大规模可编程器件
—电子系统设计的载体；
可编程器件：由用户编程以实现某种电子电路功能的器件。
缺点：（1）各软件只针对某一具体应用而开发，相互衔接比较困难；
（2）不能提供系统级的综合与仿真，难以适
应复杂的、大规模的电子系统设计，主要
面向LSI和PCB设计。
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2．CAE阶段
BACK
由于制定了EDA工业标准，采用统一的数据管理技术，各种设计模块逐渐整合成为一个完整的计算机辅助工程设计系统（CAE），结合完善的电子系统设计流程，可பைடு நூலகம்过顺序循环完成设计的全过程。
可编程逻辑器件的集成度、工作电压、时钟效率等迅速提高；
EDA技术的应用范围迅速扩大。
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目前主要应用在：
BACK
微控制器技术（Microcontroller）、专用集成电路芯片设计（ Application
Specific Integrated Circuit，ASIC）数字信号处理(Digital Signal Process-ing，
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BACK
HDL语言的特点：
（1）具有较强的电路描述能力；（2）易于传递、修改、保存、重复
利用设计；（3）易于层次化和结构化设计；（4）与具体硬件电路的设计平台无关。
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3．软件开发环境
BACK
—电子系统设计的软件平台
MAX＋PlusII和QuartusII Altera公司的产品，业界最易学易用的 EDA软件，FPGA/CPLD开发集成环境，支持Altera公司大多数的FPGA/CPLD器件。