EDA公选课大作业

eda技术概述。

2012 年 11 月 19日。

eda是电子设计自动化（ electronic design automation）的缩写，在20世纪90年代初从计算机辅助设计（cad）、计算机辅助制造（cam）、计算机辅助测试（cat）和计算机辅助工程（cae）的概念发展而来的。eda技术就是以计算机为工具，设计者在eda软件平台上，用硬件描述语言hdl完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和**，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程**等工作。

eda代表了当今电子设计技术的最新发展方向，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版图的整个过程在计算机上自动处理完成。设计者采用的设计方法是一种高层次的“自顶而下”的全新设计方法，这种设计方法首先从系统设计入手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计。在方框图一级进行**纠错。

并用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，在系统一级进行驶证；然后用综合优化工具生成具体电路的网络表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。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。随着设计的**和调试过程是在高层次上完成的，这既有利于早期发现结构设计上的错误，避免设计工作的浪费，又减少了逻辑功能**的工作量，提高了设计的一次性成功率。

随着现代电子产品的复杂度和集成度的高度提高，一般的中小规模集成电路已不能满足要求，电路设计逐步地从中小规模芯片转为大规模、超大规模芯片，具有高速度、高集成度、低功耗的可编程器件已蓬勃发展起来。

电路结构和连接形式。硬件描述语言是eda技术的重要组成部分，是eda设计开发中很重要的软件工程。vhdl即超高速集成集成电路硬件描述语言，是作为电子设计主流硬件的描述语言。

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，提高了设计可靠性，用vhdl进行电子系统设计的一个很大有点是设计者可以专心致力于其功能的实现，而不需要对不影响功能的于工艺有关的因素花费过多的时间和精力。硬件语言可以在三个层次上进行电路描述，其层次由高到低，分为行为级、几级、和门电路级。应用vhdl进行电子系统设计有以下优点：

（1）vhdl的宽范围描述能力它成为高层次设计的核心，将设计人员的工作中心提高到了系统功能的实现与调试，只需花较少的精力用于物理实现。（2）vvhdl可以用简洁明确的**描述来进行复杂控制逻辑设计，灵活且方便，而且也便于设计结果的交流、保存和重用。（3）vvhdl的设计不依赖于特定的器件，方便了工艺的转换。

（4）vhdl是一个标准语言，为众多的eda厂商支持，因此移植性好。

将eda技术与传统电子设计方法进行比较可以看出，传统的数字系统设计只能在电路板上进行设计，是一种打积木式的方式，使复杂电路的设计、调试十分困难；如果某一过程存在错误，查找和修改十分不便；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；只有在设计出样机或生产出芯片后才能实现，因而开发产品的周期长。而eda技术则要有很大不同，采用可编程器件，通过设计芯片来实现功能。采用硬件描述语言作为设计输入和库的引入，由于设计者定义器件的内部逻辑和管脚，将原来有电路板设计完成的大部分工作改在芯片的设计中进行。

由于管脚定义的灵活性，大大减轻了电路图设计和电路板设计的工作量和难度，有效增强了设计的灵活性，提高了工作效率。并且可减少芯片数量，缩小系统体积，降低能源消耗，提高了系统的性能和可靠性。能全方位的利用计算自动设计、**和调试。

eda课程教育的指导思想是(1)更新数字电路的设计观念建立用pld器件取代传统ttc器件设计数字电路的思想。（2）更新数字系统设计手段学会使用硬件描述语言(hardware description language)代替传统的文字电路设计方法设计数字系统。

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、电子技术教学等各个领域，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。

硬件电路设计的软件化是eda设计方法学的基本思想，也是电路设计的发展趋势，用硬件描述语言来描述模拟数字电路系统是这一趋势的重要组成部分。由于开发工具的通用性、设计语言的标准化以及设计过程几乎与所用的cpld /fpga器件的硬件结构没有关系，所以设计成功的各类逻辑功能块软件有很好的兼容性和可移植性，它几乎可用于任何型号的cpld /fpga 中，由此还可以以知识产权方式得到确认，并被注册成为所谓的ip芯核，从而使得片上系统的产品设计效率大幅度提高。由于相应的eda软件功能完善而强大，**方式便捷而实时，开发过程形象而直观，硬件因素涉及甚少，因此可以在很短时间内完成十分复杂的系统设计，这正是产品快速进入市场的最宝贵的特征。

采用fpga和cpld不仅是电子技术发展的必然趋势，而且也是衡量产品技术先进性和竞争力的一个重要标志。基于eda 的cpld /fpga 的应用和技术推广将是我国未来电子设计技术发展的主流。这些新型器件的出现，为我们进行电机集成控制器的研究提供了物质基础和技术手段，大大地拓广了我们的设计思路，使得诸如电机控制器等的片上系统集成有了可能。

片上系统的出现，对大幅度降低功耗、提高抗干扰性、增加技术保密性以及减少电路板面积等都提供了良好的解决方案；在系统可编程( isp)技术又使得设者可以随时通过软件对器件编程，从而达到改变硬件结构的目的。随着eda技术的发展和cpld /fpga在深亚微米领域的进军，它们与mcu、mpu、dsp、a /d、d /a、ram 和rom等独立器件间的物理与功能界限已日趋模糊。特别是软/固ip芯核产业的迅猛发展，嵌入处理器ip核的fpga器件的出现，片上系统( soc)已近在咫尺。

cpld /fpga以其不可替代的地位及伴随而来的极具知识经济特征的ip芯核产业的崛起，正越来越受到业内人士的密切关注。eda 技术打破了软硬件之间最后的屏障，使软硬件工程师们有了真正的共同语言，使目前一切仍处于计算机辅助性设计和规划的电子设计活动产生了实实在在的设计实体。可以这么说，基于eda的ip芯核产业的推动应是我国在下一世纪知识经济发展的重要切入点之一。

单片机时代已经结束，未来将是eda的时代，这是极具深刻洞察力的明世之言。

eda技术是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，电子设计师可以通过计算机完成大量设计工作。老师应让学生勤动手动脑，组织学生多次上机实践，让学生在理论知识丰富的同时获得实际的设计经验，丰富课间学生讨论氛围，为提高学生的学习兴趣创造条件。

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