EDA技術(shù)及其應用

摘要：在簡(jiǎn)要介紹了EDA技術(shù)特點(diǎn)的基礎—L，用EDA技術(shù)作為開(kāi)發(fā)手段，實(shí)現一個(gè)數字系統的設計。系統采用了頂層圖形設計思想，基于硬件描述語(yǔ)言AI扔L，以可編程器件為核心，具有體積小、可靠性高、靈活性強等特點(diǎn)。并比較了EnA技術(shù)與傳統電子設計方法的差異，總結出別rA技術(shù)的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：EDA數字系統CPLDVHDL

　　電子設計的必由之路是數字化，這已成為共識。在數字化的道路上，我國的電子技術(shù)經(jīng)歷了一系列重大的變革。從應用小規模集成電路構成電路系統，到廣泛地應用微控制器或單片機(MCU)，在電子系統設計上發(fā)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(zhù)革新，主要表現在大規�？删幊踢壿嬈骷�的廣泛應用。特別在當前，半導體工藝水平已經(jīng)達到深亞微米，芯片的集成高達到干兆位，時(shí)鐘頻率也在向干兆赫茲以上發(fā)展，數據傳輸位數達到每秒幾十億次，未來(lái)集成電路技術(shù)的發(fā)展趨勢將是SOC(System0haCh5p)片上系統。從而實(shí)現可編程片上系統芯片CPU(復雜可編程邏輯器件)和5PGA(現場(chǎng)可編程門(mén)陣列)必將成為今后電子系統設計的一個(gè)發(fā)展方向。所以電子設計技術(shù)發(fā)展到今天，又將面臨另一次更大意義的突破，5PGA在EDA(電子設計自動(dòng)化)基礎上的廣泛應用。
　　EDA技術(shù)的概念:EDA是電子設計自動(dòng)化(E1echonicsDes5pAM·toM60n)的縮寫(xiě)。由于它是一門(mén)剛剛發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，涉及面廣，內容豐富，理解各異，所以目前尚無(wú)一個(gè)確切的定義。但從EDA技術(shù)的幾個(gè)主要方面的內容來(lái)看，可以理解為：EDA技術(shù)是以大規�？删幊踢壿嬈骷�為設計載體，以硬件描述語(yǔ)言為系統邏輯描述的主要表達方式，以計算機、大規�？删幊踢壿嬈骷�的開(kāi)發(fā)軟件及實(shí)驗開(kāi)發(fā)系統為設計工具，通過(guò)有關(guān)的開(kāi)發(fā)軟件，自動(dòng)完成用軟件的方式設計電子系統到硬件系統的一門(mén)新技術(shù)�？梢詫�(shí)現邏輯編譯、邏輯化簡(jiǎn)、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化，邏輯布局布線(xiàn)、邏輯仿真。完成對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作，最終形成集成電子系統或專(zhuān)用集成芯片。EDA技術(shù)是伴隨著(zhù)計算機、集成電路、電子系統的設計發(fā)展起來(lái)的，至今已有30多年的歷程。大致可以分為三個(gè)發(fā)展階段。20世紀70年代的CAD(計算機輔助設計)階段：這一階段的主要特征是利用計算機輔助進(jìn)行電路原理圖編輯，PCB布同布線(xiàn)，使得設計師從傳統高度重復繁雜的繪圖勞動(dòng)中解脫出來(lái)。20世紀80年代的QtE(計算機輔助工程設計)階段：這一階段的主要特征是以邏輯摸擬、定時(shí)分析、故障仿真、自動(dòng)布局布線(xiàn)為核心，重點(diǎn)解決電路設計的功能檢測等問(wèn)題，使設計而能在產(chǎn)品制作之前預知產(chǎn)品的功能與性能。20吐紀如年代是EDA(電子設計自動(dòng)化)階段：這一階段的主要特征是以高級描述語(yǔ)言，系統級仿真和綜合技術(shù)為特點(diǎn)，采用“自頂向下”的設計理念，將設計前期的許多高層次設計由EDA工具來(lái)完成。EDA是電子技術(shù)設計自動(dòng)化，也就是能夠幫助人們設計電子電路或系統的軟件工具。該工具可以在電子產(chǎn)品的各個(gè)設計階段發(fā)揮作用，使設計更復雜的電路和系統成為可能。在原理圖設計階段，可以使用EDA中的仿真工具論證設計的正確性；在芯片設計階段，可以使用EDA中的芯片設計工具設計制作芯片的版圖：在電路板設計階段，可以使用EDA中電路板設計工具設計多層電路板。特別是支持硬件描述語(yǔ)言的EDA工具的出現，使復雜數字系統設計自動(dòng)化成為可能，只要用硬件描述語(yǔ)言將數字系統的行為描述正確，就可以進(jìn)行該數字系統的芯片設計與制造。有專(zhuān)家認為，21世紀將是四A技術(shù)的高速發(fā)展期，EDA技術(shù)將是對21世紀產(chǎn)生重大影響的十大技術(shù)之一。
　　EDA技術(shù)的基本特征:EDA代表了當今電子設計技術(shù)的最新發(fā)展方向，利用EDA工具，電子設計師可以從概念、算法、協(xié)議等開(kāi)始設計電子系統，大量工作可以通過(guò)計算機完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設計、性能分析到設計出IC版圖或PCB版圖的整個(gè)過(guò)程在汁算機上自動(dòng)處理完成。設計者采用的設計方法是一種高層次的”自頂向下”的全新設計方法，這種設汁方法首先從系統設計人手，在頂層進(jìn)行功能方框圖的劃分和結構設計。在方框圖一級進(jìn)行仿真、糾錯．并用硬件描述語(yǔ)言對高層次的系統行為進(jìn)行描述，在系統一級進(jìn)行駛證。然后，用綜合優(yōu)化工具生成具體門(mén)電路的網(wǎng)絡(luò )表，其對應的物理實(shí)現級可以是印刷電路板或專(zhuān)用集成電路(ASIC)。設計者的工作僅限于利用軟件的方式，即利用硬件描述語(yǔ)言和EDA軟件來(lái)完成對系統硬件功能的實(shí)現。由于設計的主要仿真和調試過(guò)程是在高層次上完成的，這既有利于早期發(fā)現結構設計上的錯誤，避免設計工作的浪費，又減少了邏輯功能仿真的工作量，提高了設計的一次性成功率。由于現代電子產(chǎn)品的復雜度和集成度的日益提高，一般分離的中小規模集成電路組合已不能滿(mǎn)足要求，電路設計逐步地從中小規模芯片轉為大規模、超大規模芯片，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(lái)。在EDA技術(shù)中所用的大規模、超大規模芯片被稱(chēng)為可編程ASIC芯片，這些可編程邏輯器件自70年代以來(lái)，經(jīng)歷了CPm、IzPGA、CPLD、FPGA幾個(gè)發(fā)展階段，其中CPm(復雜可編程邏輯器件)／IzPGA(現場(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200萬(wàn)門(mén)／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計生產(chǎn)方便的特點(diǎn)結合在一起，特別適合于樣品研制或小批量產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，使產(chǎn)品能以最快的速度上市，而當市場(chǎng)擴大時(shí)，它可以很容易地轉由掩模ASIC實(shí)現，因此開(kāi)發(fā)風(fēng)險也大為降低�？梢哉f(shuō)CPLE)／FPGA器件，已成為現代高層次電子設計方法的實(shí)現裁體。硬件描述語(yǔ)言(HDL)是EDA技術(shù)的重要組成部分，是EDA設計開(kāi)發(fā)中的很重要的軟件工具，VHDL即：超高速集成電路硬件描述語(yǔ)言，仍量凡是作為電子設計主流硬件的描述語(yǔ)言。它具有很強的電路描述和建模能力，能從多個(gè)層次對數字系統進(jìn)行建模和描述，從而大大簡(jiǎn)化了硬件設計任務(wù)，提高了設計較串和可靠性，用V佃L進(jìn)行電子系統設計的一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)是設計者可以專(zhuān)心致力于其功能的實(shí)現，而不需要對不影響功能的與工藝有關(guān)的因素花費過(guò)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(mén)，而利用VHDL語(yǔ)言只需要書(shū)寫(xiě)一行“A＝B十C”即可。使用硬件描述語(yǔ)言(HDL)可以用模擬仿真的方式完成以前必須設計和制作好的樣機上才能進(jìn)行的電子電路特性的說(shuō)明和調試。能在系統行為級就發(fā)現可能出現的錯誤、問(wèn)題，并加以多次反復修改論證，避免了物理級器件的損傷和多次制作，節約了時(shí)間和開(kāi)發(fā)成本，縮短了電子系統開(kāi)發(fā)的周期。將EDA技術(shù)與傳統電子設計方法進(jìn)行比較可以看出，傳統的數字系統設計只能在電路板上進(jìn)行設計，是一種搭積木式的方式，使復雜電路的設計、調試十分困難；如果某一過(guò)程存在錯誤．查找和修改十分不便；對于集成電路設計而言，設計實(shí)現過(guò)程與具體生產(chǎn)工藝直接相關(guān)，因此可移植性差；只有在設計出樣機或生產(chǎn)出芯片后才能進(jìn)行實(shí)泅，因而開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的周期長(cháng)。而電子EDA技術(shù)則有很大不同，采用

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