EDA课程设计

目录。第一章 eda技术概述 1

1.1 eda技术的发展 2

1.2 eda技术的基本设计方法 3

1.2.1 电路级设计 3

1.2.2 系统级设计 4

1.2.3数字系统设计模型及基本步骤 6

1.3 数字系统设计 8

1.3.1 数字系统设计概要 8

1.3.2数字系统的设计模型 8

1.3.3 数字系统的设计步骤 9

第二章任意波形产生器 11

2.1任意波形信号发生器的概述： 11

2.2发展趋势及应用 12

2.3 任意波形产生器构成 13

第三章任意波形产生器的设计 14

3.1设计的意义 14

3.2 设计步骤及程序 15

心得体会 20

参考引脚配置 21

附录：**板与主板主要器件连接关系 23

eda是电子设计自动化（electronic design automation）缩写，是90年代初从cad（计算机辅助设计）、cam（计算机辅助制造）、cat（计算机辅助测试）和cae（计算机辅助工程）的概念发展而来的。eda技术是以计算机为工具，根据硬件描述语言hdl（ hardware description language）完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合及优化、布局布线、**以及对于特定目标芯片的适配编译和编程**等工作。典型的eda工具中必须包含两个特殊的软件包，即综合器和适配器。

综合器的功能就是将设计者在eda平台上完成的针对某个系统项目的hdl、原理图或状态图形描述，针对给定的硬件系统组件，进行编译、优化、转换和综合，最终获得我们欲实现功能的描述文件。综合器在工作前，必须给定所要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一定的方式联系起来。也就是说，综合器是软件描述与硬件实现的一座桥梁。

综合过程就是将电路的高级语言描述转换低级的、可与目标器件fpga/cpld相映射的网表文件。

回顾近30年电子设计技术的发展历程，可将eda技术分为三个阶段。 (1) 七十年代为cad阶段，这一阶段人们开始用计算机辅助进行ic版图编辑和pcb布局布线，取代了手工操作，产生了计算机辅助设计的概念。 (2)八十年代为cae阶段，与cad相比，除了纯粹的图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，以实现工程设计，这就是计算机辅助工程的概念。

cae的主要功能是：原理图输入，逻辑**，电路分析，自动布局布线，pcb后分析。 (3)九十年代为esda阶段。

尽管cad/cae技术取得了巨大的成功，但并没有把人从繁重的设计工作中彻底解放出来。在整个设计过程中，自动化和智能化程度还不高，各种eda软件界面千差万别，学习使用困难，并且互不兼容，直接影响到设计环节间的衔接。基于以上不足，人们开始追求贯彻整个设计过程的自动化，这就是esda即电子系统设计自动化。

从目前的eda技术来看，其发展趋势是**重视、使用普及、应用文泛、工具多样、软件功能强大。

在eda软件开发方面，目前主要集中在美国。但各国也正在努力开发相应的工具。日本、韩国都有asic设计工具，但不对外开放。

中国华大集成电路设计中心，也提供ic设计软件，但性能不是很强。相信在不久的将来会有更多更好的设计工具有各地开花并结果。据最新统计显示，中国和印度正在成为电子设计自动化领域发展最快的两个市场，年复合增长率分别达到了50%和30%。

eda技术发展迅猛，完全可以用日新月异来描述。eda技术的应用广泛，现在已涉及到各行各业。eda水平不断提高，设计工具趋于完美的地步。

eda市场日趋成熟，但我国的研发水平沿很有限，需迎头赶上。

eda技术的每一次进步、都引起了设计层次上的一个飞跃，可以用图1说明。

物理级设计主要指ic版图设计，一般由半导体厂家完成，对电手工程师并没有太大的意义，因此本文重点介绍电路级设计和系统级设计。

电路级设计工作流程如图2所示，电子工程师接受系统设计任务后，首先确定设计方案，同时要选择能实现该方案的合适元器件，然后根据具体的元器件设计电路原理图。接着进行第一次**，包括数字电路的逻辑模拟、故障分析、模拟电路的交直流分析、瞬态分析。系统在进行**时，必须要有元件模型库的支持，计算机上模拟的输入输出波形代替了实际电路调试中的信号源和示波器。

这一次**主要是检验设计方案在功能方面的正确性。

**通过后，根据原理图产生的电气连接网络表进行pcb板的自动布局布线。在制作 pcb板之前还可以进行后分析，包括热分析、噪声及窜扰分析、电磁兼容分析、可靠性分析等，并且可以将分析后的结果参数反标回电路图，进行第二次**，也称为后**，这一次**主要是检验pcb板在实际工作环境中的可行性。

由此可见，电路级的eda技术使电子工程师在实际的电子系统产生之前，就可以全面地了解系统的功能特性和物理特性，从而将开发过程**现的缺陷消灭在设计阶段，不仅缩短了开发时间，也降低了开发成本。

进入90年代以来，电子信息类产品的开发出现了两个明显的特点：一是产品的复杂程度加深，二是产品的上市时限紧迫。然而电路级设计本质上是基于门级描述的单层次设计，设计的所有工作（包括设计输入，**和分析，设计修改等）都是在基本逻辑门这一层次上进行的，显然这种设计方法不能适应新的形势，为此引入了一种高层次的电子设计方法，也称为系统级的设计方法。

高层次设计是一种"概念驱动式"设计，设计人员无须通过门级原理图描述电路，而是针对设计目标进行功能描述，由于摆脱了电路细节的束缚，设计人员可以把精力集中于创造性的概念构思与方案上，一旦这些概念构思以高层次描述的形式输入计算机后，eda系统就能以规则驱动的方式自动完成整个设计。这样，新的概念得以迅速有效的成为产品，大大缩短了产品的研制周期。不仅如此，高层次设计只是定义系统的行为特性，可以不涉及实现工艺，在厂家综合库的支持下，利用综合优化工具可以将高层次描述转换成针对某种工艺优化的网表，工艺转化变得轻松容易。

具体的设计流程见图3。

高层次设计步骤如下：第一步：按照"自顶向下"的设计方法进行系统划分。

第二步：输入vhdl**，这是高层次设计中最为普遍的输入方式。此外，还可以采用图形输入方式（框图，状态图等），这种输入方式具有直观、容易理解的优点。

第三步：将以上的设计输入编译成标准的vhdl文件。对于大型设计，还要进行**级的功能**，主要是检验系统功能设计的正确性，因为对于大型设计，综合、适配要花费数小时，在综合前对源****，就可以大大减少设计重复的次数和时间，一般情况下，可略去这一**步骤。

第四步：利用综合器对vhdl源**进行综合优化处理，生成门级描述的网表文件，这是将高层次描述转化为硬件电路的关键步骤。综合优化是针对asic芯片**商的某一产品系列进行的，所以综合的过程要在相应的厂家综合库支持下才能完成。

综合后，可利用产生的网表文件进行适配前的时序**，**过程不涉及具体器件的硬件特性，较为粗略。一般设计，这一**步骤也可略去。第五步：

利用适配器将综合后的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作，包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化和布局布线。适配完成后，产生多项设计结果：①适配报告，包括芯片内部资源利用情况，设计的布尔方程描述情况等；②适配后的**模型；③器件编程文件。

根据适配后的**模型，可以进行适配后的时序**，因为已经得到器件的实际硬件特性（如时延特性），所以**结果能比较精确地预期未来芯片的实际性能。如果**结果达不到设计要求，就需要修改vhdl源**或选择不同速度品质的器件，直至满足设计要求。第六步：

将适配器产生的器件编程文件通过编程器或**电缆载入到目标芯片fpga或cpld中。如果是大批量产品开发，通过更换相应的厂家综合库，可以很容易转由asic形式实现。

数字系统是指由若干数字电路和逻辑部件构成的能够处理或传送、存储数字信息的设备数字系统通常可以分为三个部分，即系统接口、数据处理器和控制器。其中，系统接口是完成将物理量转化为数字量或将数字量转化为物理量的功能部件。例如键盘、打印机接口即是系统接口；数据处理器的逻辑功能可分解为若干个子处理单元，通常称为子系统，例如译码器、运算器等都可作为一个子系统；控制器接收外部输入信号，以及数据处理器反馈的信号，管理各个子系统的局部及整个系统按规定顺序工作。

一般情况下，系统接口、数据处理器由组合电路时序电路构成；控制器由同步时序电路构成。数字系统结构框图如图4所示。

图4 数字系统结构框图。

其中：控制器部分：是数字电子系统的核心部分。

它由记录当前逻辑状态的时序电路和进行逻辑运算的组合电路组成。根据控制器的外部输入信号、执行部分送回的反馈信号以及控制部分的当前状态控制逻辑运算的进程，并向执行部分和系统外部发送控制命令。

数据处理器部分：由组合电路和时序电路组成。它接受控制命令，执行相应的动作。

同时，还要将自身的状态反馈给摔制部分。逻辑功能可分解为若干个子处理单元，通常称为子系统，例如译码器、运算器等都可作为一个子系统。该部分的输入信号：

控制部分的外部输入信号，作为控制部分的参数或控制；输出信号：由控制部分产生的送到外部的控制信号；反馈信号：由执行部分产生，反映执行部分状态的信号；输入数据：

送到数字系统的待处理数据；输出数据：由数字系统处理过的输出到外部的数据。

时钟：为整个系统提供时钟、同步信号。

输入接口电路：为系统的输入信号提供预处理功能。

输出接口电路；输出系统的各类信号、信息。

由图4 可知，控制器接收外输入和处理器的各个子系统的反馈输人，然后综合为各种控制信号，分别控制各个子系统在定时信号到来时完成某种操作，并向外输出控制信号。

有没有控制器是区别功能部件(数字单元电路)和数字系统的标志。凡是有控制器，且能。

按照一定程序进行数据处理的系统，不论其规模大小，均称之为数字系统：否则，只能是功能部件或是数字系统中的子系统。现在的数字系统设计已经逐渐向片上系统（system on chip）发展。

从芯片的功能和规模来将，一个芯片就是一个完整的数字电子系统，也称之为系统芯片。在数字电子技术领域中，“系统芯片”的基本定义是：这种芯片含有一个或多个主要功能块(cpu核心，数字信号处理器核心和其他的专门处理功能模块)。

它还含有其他功能块，如静态ram、rom、eprom、闪存或动态ram以及通用或专用i/o功能块。尽管如此，没有两种系统芯片是完全相同的。大多数系统芯片都经过功能调整，使之专门适合指定的用途。

EDA课程设计

EDA课程设计

eda课程设计

eda课程设计

其他用户还读了