當(dāng)代EDA技術(shù)及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì).doc

當(dāng)代EDA技術(shù)及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)電子設(shè)計(jì)的必由之路是數(shù)字化，這已成為共鳴。在數(shù)字化的道路上，我國(guó)的電子技巧經(jīng)歷了一系列重大的變更。從利用小規(guī)模集成電路構(gòu)成電路系統(tǒng)，到廣泛地利用微把持器或單片機(jī)(MCU)，在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)上產(chǎn)生了具有里程碑意義的飛躍。電子產(chǎn)品正在以前所未有的速度進(jìn)行著改革，重要表現(xiàn)在大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷膹V泛利用。非凡在當(dāng)前，半導(dǎo)體工藝程度已經(jīng)達(dá)到深亞微米，芯片的集成高達(dá)到干兆位，時(shí)鐘頻率也在向干兆赫茲以上發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸位數(shù)達(dá)到每秒幾十億次，未來集成電路技巧的發(fā)展趨向?qū)⑹荢OC(System 0h aCh5p)片上系統(tǒng)。從而實(shí)現(xiàn)可編程片上系統(tǒng)芯片CPU(復(fù)雜可編程邏輯器件)和5PGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)必將成為今后電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)發(fā)展方向。所以電子設(shè)計(jì)技巧發(fā)展到今天，又將面臨另一次更大意義的突破，5PGA在EDA(電子設(shè)計(jì)主動(dòng)化)基礎(chǔ)上的廣泛利用。 EDA技巧的概念摘要: EDA是電子設(shè)計(jì)主動(dòng)化(E1echonics Des5p AMtoM60n)的縮寫。由于它是一門剛剛發(fā)展起來的新技巧，涉及面廣，內(nèi)容豐富，懂得各異，所以目前尚無一個(gè)確實(shí)的定義。但從EDA技巧的幾個(gè)重要方面的內(nèi)容來看，可以懂得為摘要：EDA技巧是以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷樵O(shè)計(jì)載體，以硬件描寫語言為系統(tǒng)邏輯描寫的重要表達(dá)方法，以盤算機(jī)、大規(guī)模可編程邏輯器件的開發(fā)軟件及實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具，通過有關(guān)的開發(fā)軟件，主動(dòng)完成用軟件的方法設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的一門新技巧?？梢詫?shí)現(xiàn)邏輯編譯、邏輯化簡(jiǎn)、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化，邏輯布局布線、邏輯仿真。完成對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作，最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉尚酒?。EDA技巧是伴隨著盤算機(jī)、集成電路、電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)發(fā)展起來的，至今已有30多年的過程。大致可以分為三個(gè)發(fā)展階段。20世紀(jì)70年代的CAD(盤算機(jī)贊助設(shè)計(jì))階段摘要：這一階段的重要特點(diǎn)是利用盤算機(jī)贊助進(jìn)行電路原理圖編輯，PCB布同布線，使得設(shè)計(jì)師從傳統(tǒng)高度重復(fù)復(fù)雜的繪圖勞動(dòng)中擺脫出來。20世紀(jì)80年代的QtE(盤算機(jī)贊助工程設(shè)計(jì))階段摘要：這一階段的重要特點(diǎn)是以邏輯摸擬、定時(shí)分析、故障仿真、主動(dòng)布局布線為核心，重點(diǎn)解決電路設(shè)計(jì)的功效檢測(cè)等新問題，使設(shè)計(jì)而能在產(chǎn)品制作之前預(yù)知產(chǎn)品的功效和性能。20吐紀(jì)如年代是EDA(電子設(shè)計(jì)主動(dòng)化)階段摘要：這一階段的重要特點(diǎn)是以高級(jí)描寫語言，系統(tǒng)級(jí)仿真和綜合技巧為特點(diǎn)，采用“自頂向下”的設(shè)計(jì)理念，將設(shè)計(jì)前期的許多高層次設(shè)計(jì)由EDA工具來完成。EDA是電子技巧設(shè)計(jì)主動(dòng)化，也就是能夠贊助人們?cè)O(shè)計(jì)電子電路或系統(tǒng)的軟件工具。該工具可以在電子產(chǎn)品的各個(gè)設(shè)計(jì)階段施展功效，使設(shè)計(jì)更復(fù)雜的電路和系統(tǒng)成為可能。在原理圖設(shè)計(jì)階段，可以應(yīng)用EDA中的仿真工具論證設(shè)計(jì)的正確性；在芯片設(shè)計(jì)階段，可以應(yīng)用EDA中的芯片設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)制作芯片的版圖摘要：在電路板設(shè)計(jì)階段，可以應(yīng)用EDA中電路板設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)多層電路板。非凡是支撐硬件描寫語言的EDA工具的涌現(xiàn)，使復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)主動(dòng)化成為可能，只要用硬件描寫語言將數(shù)字系統(tǒng)的行動(dòng)描寫正確，就可以進(jìn)行該數(shù)字系統(tǒng)的芯片設(shè)計(jì)和制作。有專家認(rèn)為，21世紀(jì)將是四A技巧的高速發(fā)展期，EDA技巧將是對(duì)21世紀(jì)產(chǎn)生重大影響的十大技巧之一。 EDA技巧的基礎(chǔ)特點(diǎn)摘要:EDA代表了當(dāng)今電子設(shè)計(jì)技巧的最新發(fā)展方向，利用EDA工具，電子設(shè)計(jì)師可以從概念、算法、協(xié)議等開端設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)，大批工作可以通過盤算機(jī)完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計(jì)、性能分析到設(shè)計(jì)出IC版圖或PCB版圖的全部過程在汁算機(jī)上主動(dòng)處理完成。設(shè)計(jì)者采用的設(shè)計(jì)方法是一種高層次的”自頂向下”的全新設(shè)計(jì)方法，這種設(shè)汁方法首先從系統(tǒng)設(shè)計(jì)人手，在頂層進(jìn)行功效方框圖的劃分和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在方框圖一級(jí)進(jìn)行仿真、糾錯(cuò)并用硬件描寫語言對(duì)高層次的系統(tǒng)行動(dòng)進(jìn)行描寫，在系統(tǒng)一級(jí)進(jìn)行駛證。然后，用綜合優(yōu)化工具生成具體門電路的網(wǎng)絡(luò)表，其對(duì)應(yīng)的物理實(shí)現(xiàn)級(jí)可以是印刷電路板或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)。設(shè)計(jì)者的工作僅限于利用軟件的方法，即利用硬件描寫語言和EDA軟件來完成對(duì)系統(tǒng)硬件功效的實(shí)現(xiàn)。由于設(shè)計(jì)的重要仿真和調(diào)試過程是在高層次上完成的，這既有利于早期創(chuàng)造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的毛病，避免設(shè)計(jì)工作的糟蹋，又減少了邏輯功效仿真的工作量，進(jìn)步了設(shè)計(jì)的一次性成功率。 由于現(xiàn)代電子產(chǎn)品的復(fù)雜度和集成度的日益進(jìn)步，一般分別的中小規(guī)模集成電路組合已不能滿足請(qǐng)求，電路設(shè)計(jì)逐步地從中小規(guī)模芯片轉(zhuǎn)為大規(guī)模、超大規(guī)模芯片，具有高速度、高集成度、低功耗的可編程朋IC器件已蓬勃發(fā)展起來。在EDA技巧中所用的大規(guī)模、超大規(guī)模芯片被稱為可編程ASIC芯片，這些可編程邏輯器件自70年代以來，經(jīng)歷了CPm、IzPGA 、CPLD、FPGA幾個(gè)發(fā)展階段，其中CPm(復(fù)雜可編程邏輯器件)IzPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件)肩高密度可編程邏輯器件，目前集成度已高達(dá)200萬門片以上，它將掩模ASIC集成度高的優(yōu)點(diǎn)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)生產(chǎn)方便的特點(diǎn)聯(lián)合在一起，非凡合適于樣品研制或小批量產(chǎn)品開發(fā)，使產(chǎn)品能以最快的速度上市，而當(dāng)市場(chǎng)擴(kuò)大時(shí)，它可以很輕易地轉(zhuǎn)由掩模ASIC實(shí)現(xiàn)，因此開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)也大為降低?？梢哉fCPLE)FPGA器件，已成為現(xiàn)代高層次電子設(shè)計(jì)方法的實(shí)現(xiàn)裁體。硬件描寫語言(HDL)是EDA技巧的重要組成部分，是EDA設(shè)計(jì)開發(fā)中的很重要的軟件工具，VHDL即摘要：超高速集成電路硬件描寫語言，仍量凡是作為電子設(shè)計(jì)主流硬件的描寫語言。它具有很強(qiáng)的電路描寫和建模能力，能從多個(gè)層次對(duì)數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行建模和描寫，從而大大簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)任務(wù)，進(jìn)步了設(shè)計(jì)較串和可靠性，用V佃L進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)者可以專心致力于其功效的實(shí)現(xiàn)，而不需要對(duì)不影響功效的和工藝有關(guān)的因素消費(fèi)過多的時(shí)間和精力。例如一個(gè)32位的加法器，利用圖形輸入軟件需要輸入500至1刪個(gè)門，而利用VHDL語言只需要書寫一行“AB十C”即可。應(yīng)用硬件描寫語言(HDL)可以用模仿仿真的方法完成以前必須設(shè)計(jì)和制作好的樣機(jī)上才干進(jìn)行的電子電路特征的闡明和調(diào)試。能在系統(tǒng)行動(dòng)級(jí)就創(chuàng)造可能涌現(xiàn)的毛病、新問題，并加以多次重復(fù)修正論證，避免了物理級(jí)器件的損傷和多次制作，節(jié)儉了時(shí)間和開發(fā)成本，縮短了電子系統(tǒng)開發(fā)的周期。將EDA技巧和傳統(tǒng)電子設(shè)計(jì)方法進(jìn)行比較可以看出，傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)只能在電路板上進(jìn)行設(shè)計(jì)，是一種搭積木式的方法，使復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試十分艱苦；假如某一過程存在毛病查找和修正十分不便；對(duì)于集成電路設(shè)計(jì)而言，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程和具體生產(chǎn)工藝直接相干，因此可移植性差；只有在設(shè)計(jì)出樣機(jī)或生產(chǎn)出芯片后才干進(jìn)行實(shí)泅，因而開發(fā)產(chǎn)品的周期長(zhǎng)。而電子EDA技巧則有很大不同，采用可編程器件，通過設(shè)計(jì)芯片來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功效。采用硬件描寫語言作為設(shè)計(jì)輸入和庫(LibraIy)的引入，由設(shè)計(jì)者定義器件的內(nèi)部邏輯和管腳，將本來由電路板設(shè)計(jì)完成的大部分工作故在芯片的設(shè)計(jì)中進(jìn)行。由于管腳定義的機(jī)動(dòng)性，大大減輕了電路圖設(shè)計(jì)和電路板設(shè)計(jì)的工作量和難度，有效加強(qiáng)了設(shè)計(jì)的機(jī)動(dòng)性，進(jìn)步了工作效率。并且可減少芯片的數(shù)量，縮小系統(tǒng)體積，降低能源耗費(fèi)，進(jìn)步了系統(tǒng)的性能和可靠性。能全方位地利用盤算機(jī)主動(dòng)設(shè)計(jì)、仿真和調(diào)試。 硬件描寫語言 摘要: 硬件描寫語言(HDL)是一種用于進(jìn)行電子系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的盤算機(jī)高級(jí)語言，它采用軟件的設(shè)計(jì)方法來描寫電子系統(tǒng)的邏輯功效、電路結(jié)構(gòu)和連接情勢(shì)。 硬件描寫語言可以在三個(gè)層次上進(jìn)行電路描寫，其層次由高到低分為行動(dòng)級(jí)、R，幾級(jí)和門電路級(jí)。常用硬件描寫語言有WDL、Velllq和AHDL語言。WDL語言是一種高級(jí)描寫語言，實(shí)用于行動(dòng)級(jí)和R，幾級(jí)的描寫；Vedlq語言和ABEL語言屬于一種較低級(jí)的描寫語言，實(shí)用于R，幾級(jí)和門電路級(jí)的描寫?，F(xiàn)在WDL和Velllq作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)硬件描寫語言，已得到眾多EDA公司的支撐，在電子工程領(lǐng)域，它們已成為事實(shí)上的通用硬件描寫語言，承擔(dān)幾乎全部的數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)。利用Vf進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)有以下優(yōu)點(diǎn)摘要：(1)和其他硬件描寫語言相比，WDL具有更強(qiáng)的行動(dòng)描寫能力，壯大的行動(dòng)描寫能力是避開具體的器件結(jié)構(gòu)，從邏輯行動(dòng)上描寫和設(shè)計(jì)大規(guī)模電子系統(tǒng)的重要保證。(2)VHDL具有豐富的仿真語句和庫函數(shù)，使得在任何大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)早期就能檢查設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功效可行性，并可以隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。(3)Vf語句的行動(dòng)描寫能力和程序結(jié)構(gòu)，決定了它具有支撐大規(guī)模設(shè)計(jì)的分解和對(duì)已有設(shè)計(jì)的再利用功效。(4)用Vf完成的設(shè)計(jì)，可以利用EDA工具進(jìn)行邏輯綜合和優(yōu)化，并可根據(jù)不同的目標(biāo)芯片主動(dòng)把Vf描寫設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變成門級(jí)網(wǎng)表，這種設(shè)計(jì)方法極大地減少了電路設(shè)計(jì)的時(shí)間及可能產(chǎn)生的毛病，從而降低了開發(fā)成本。(5)Vf0L對(duì)設(shè)計(jì)的描寫具有相對(duì)獨(dú)立性，可以在設(shè)計(jì)者不僵硬件結(jié)構(gòu)的情況下，也不必管最終設(shè)計(jì)的目標(biāo)器件是什么，而進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)計(jì)。(6)由于VI具有類屬描寫語句和子程序調(diào)用等功效，所以對(duì)于已完成的設(shè)計(jì)，可以在不轉(zhuǎn)變?cè)闯绦虻那闆r廠，只需轉(zhuǎn)變類屬參量或函數(shù)，就能很輕易地轉(zhuǎn)變及計(jì)的規(guī)模和結(jié)構(gòu)。EDA技巧的利用摘要:電子EDA技巧發(fā)展迅猛，逐漸在教學(xué)、科研、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制作等各方面都施展著宏大的功效。在教學(xué)方面摘要：幾乎所有理工科(非凡是電子信息)類的高校都開設(shè)了EDA課程。重要是讓學(xué)生懂得EDA的基礎(chǔ)原理和基礎(chǔ)概念、鱗握用佃L描寫系統(tǒng)邏輯的方法、應(yīng)用扔A工具進(jìn)行電子電路課程的模仿仿真實(shí)驗(yàn)并在作畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)從事簡(jiǎn)略電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為今后工作打下基礎(chǔ)。具有代表性的是全國(guó)每?jī)赡昱e辦一次大學(xué)生電子設(shè)計(jì)比賽運(yùn)動(dòng)。在科研方面摘要：重要利用電路仿真工具(EwB或PSPICE、VLOL等)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真；利用虛擬儀器進(jìn)行產(chǎn)品調(diào)試；將O)LI)FPGA器件的開發(fā)利用到儀器設(shè)備中。例如在CDMA無線通信系統(tǒng)中，所有移動(dòng)手機(jī)和無線基站都工作在雷同的頻譜，為差別不同的呼叫，每個(gè)手機(jī)有一個(gè)唯一的碼序列，CDMA基站必須能判別這些不同觀點(diǎn)的碼序列才干分辨出不同的傳呼過程；這一判別是通過匹配濾波器的輸出顯示在輸人數(shù)據(jù)流中探調(diào)到特定的碼序列；FPGA能供給良好的濾波器設(shè)計(jì)，而且能完成DSP高級(jí)數(shù)據(jù)處理功效，因而FPGA在現(xiàn)代通信領(lǐng)域方面獲得廣泛利用。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制作方面摘要：從高性能的微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器一直到彩電、音響和電子玩具電路等，EDA技巧不單是利用于前期的盤算機(jī)模仿仿真、產(chǎn)品調(diào)試，而且也在P哪的制作、電子設(shè)備的研制和生產(chǎn)、電路板的焊接、朋比的制作過程等有重要功效?？梢哉f電子EDA技巧已經(jīng)成為電子工業(yè)領(lǐng)域不可缺乏的技巧支撐。 EDA技巧發(fā)展趨向摘要: EDA技巧在進(jìn)入21世紀(jì)后，由于更大規(guī)模的FPGA和凹m器件的不斷推出，在仿真和設(shè)計(jì)兩方面支撐標(biāo)準(zhǔn)硬件描寫語言的功效壯大的EDA軟件不斷更新、增長(zhǎng)，使電子EDA技巧得到了更大的發(fā)展。電子技巧全方位納入EDA領(lǐng)域，EDA使得電子領(lǐng)域各學(xué)科的界限更加含混，更加互為包容，突出表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面摘要：使電子設(shè)計(jì)成果以自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的方法得以明確表達(dá)和確認(rèn)成為可能；基于EDA工具的ASIC設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)單元已涵蓋大規(guī)模電子系統(tǒng)及IP核模塊；軟硬件IP核在電子行業(yè)的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域、技巧領(lǐng)域和設(shè)計(jì)利用領(lǐng)域得到進(jìn)一步確認(rèn)；SoC高效低成本設(shè)計(jì)技巧的成熟。隨著半導(dǎo)體技巧、集成技巧和盤算機(jī)技巧的迅猛發(fā)展，電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)手段都產(chǎn)生了很大的變更?？梢哉f電子EDA技巧是電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一場(chǎng)革命。傳統(tǒng)的“固定功效集成塊十連線”的設(shè)計(jì)方法正逐步地退出歷史舞臺(tái)，而基于芯片的設(shè)計(jì)方法正成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主流。作為高級(jí)院校有關(guān)專業(yè)的學(xué)生和寬大的電子工程師懂得和攀握這一先進(jìn)技巧是勢(shì)在必行，這不僅是進(jìn)步設(shè)計(jì)效率的需要，更是時(shí)代發(fā)展的需求，只有攀握了EDA技巧才有能力參和世界電子工業(yè)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，才干生存和發(fā)展。隨著科技的進(jìn)步，電子產(chǎn)品的更新日新月異，EDA技巧作為電子產(chǎn)品開發(fā)研制的源動(dòng)力，已成為現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的核心。所以發(fā)展EDA技巧將是電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域和電子產(chǎn)業(yè)界的一場(chǎng)重大的技巧革命，同時(shí)也對(duì)電類課程的教學(xué)和科研提出了更深更高的請(qǐng)求。非凡是EDA技巧在我國(guó)尚未普及，把握和普及這一全新的技巧，將對(duì)我國(guó)電子技巧的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。 作為一名電子硬件工程師、大專院校電子類專業(yè)的在校學(xué)生或者電子愛好者，必須把握EIlA技巧用于0U)5PGA的開發(fā)，只有這樣才干乘上現(xiàn)代科技