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EDA技術(shù)的特點(diǎn)與發(fā)展趨勢
EDA是電子設計自動(dòng)化(Electronic Design Automation)的縮寫(xiě)。下面是小編整理的關(guān)于EDA技術(shù)的特點(diǎn)與發(fā)展趨勢，歡迎大家參考!
通過(guò)介紹EDA技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展過(guò)程，以及EDA技術(shù)作為開(kāi)發(fā)手段，以可編程器件為核心大大簡(jiǎn)化了設計任務(wù)并闡述了EDA在當今電子技術(shù)領(lǐng)域的所起到的作用，比較了EDA技術(shù)與傳統電子設計方法的差晃總結出EDA技術(shù)的優(yōu)勢與發(fā)展趨勢。
1 前言
EDA是電子設計自動(dòng)化(Electronic Design Automation)的縮寫(xiě)。它是一門(mén)正在高速發(fā)展的新技術(shù)，是以大規�？删幊踢壿嬈骷䴙樵O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�？删幊踢壿嬈骷拈_(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。
2 EDA技術(shù)的概念和基本特點(diǎn)
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CAED(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，使設計能在產(chǎn)品制作之前預知產(chǎn)品的功能與性能。20世紀90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、系統仿真和綜合技術(shù)為特點(diǎn)，采尉‘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。
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)程在計算機上自動(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，這種設計方法首先從系統設計入手，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。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。隨著(zhù)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。隨著(zhù)現代電子產(chǎn)品的復雜度和集成度的日益提高，一般的中小規模集成電路組合己不能滿(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、低功耗的可編程器件己蓬勃發(fā)展起來(lái)。
硬件描述語(yǔ)言(HDL)是一種用于進(jìn)行電子系統硬件設計的計算機高級語(yǔ)言，它采用軟件的設計方法來(lái)描述電子系統的邏輯功能、電路結構和連接形式。硬件描述語(yǔ)言是EDA技術(shù)的重要組成部分，是EDA設計開(kāi)發(fā)中很重要的軟件工具。VHDL即超高速集成電路硬件描述語(yǔ)言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)，提高了設計可靠性，用VHDL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與工藝有關(guān)的因素花費過(guò)多的時(shí)間和精力。硬件描述語(yǔ)言可以在三個(gè)層次上進(jìn)行電路描述，其層次由高到低，分為行為級、幾級和門(mén)電路級。應用VHDL進(jìn)行電子系統設計有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)VHDL的寬范圍描述能力使它成為高層次設計的核心，將設計人員的工作重心提高到了系統功能的實(shí)現與調試只需花較少的精力用于物理實(shí)現。(2)VHDL可以用簡(jiǎn)潔明確的代碼描述來(lái)進(jìn)行復雜控制邏輯的設計，靈活且方便，而且也便于設計結果的交流、保存和重用。(3)VHDL的設計不依賴(lài)于特定的器件，方便了工藝的轉換。(4)VHDL是一個(gè)標準語(yǔ)言，為眾多的EDA廠(chǎng)商支持，因此移植性好。
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)現，因而開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的周期長(cháng)。而EDA技術(shù)則有很大不同，采用可編程器件，通過(guò)設計芯片來(lái)實(shí)現系統功能。采用硬件描述語(yǔ)言作為設計輸入和庫的引入，設計者定義器件的內部邏輯和管腳，將原來(lái)由電路板設計完成的大部分工作改在芯片的設計中進(jìn)行。由于管腳定義的靈活性，大大減輕了電路圖設計和電路板設計的工作量和難度，有效增強了設計的靈活性，提高了工作效率。并且可減少芯片的數量，縮小系統體積，降低能源消耗，提高了系統的性能和可靠性。能全方位地利用計算機自動(dòng)設計、仿真和調試。
3 EDA技術(shù)的應用和發(fā)展趨勢
EDA技術(shù)發(fā)展迅猛逐漸在教學(xué)、科研、產(chǎn)品設計與制造等各方面都發(fā)揮著(zhù)巨大的作用。
在教學(xué)方面：幾乎所有理工科(特別是電子信息)類(lèi)的高校都開(kāi)設了EDA課程。主要是讓學(xué)生了解EDA的基本原理和基本概念、掌握用VHDL描述系統邏輯的方法、使用EDA工具進(jìn)行電子電路課程的模擬仿真實(shí)驗。如實(shí)驗教學(xué)、課程設計、畢業(yè)設計、設計競賽等均可借助CPLD/FPGA器件，使實(shí)驗設備或設計出的電子系統具有高可靠性，又經(jīng)濟、快速、容易實(shí)現、修改便利，同時(shí)可大大提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng )新能力和計算機應用能力。
在科研方面：主要利用電路仿真工具進(jìn)行電路設計與仿真;利用虛擬儀器進(jìn)行產(chǎn)品調試;將CPLD/FPGA器件的開(kāi)發(fā)應用到儀器設備中，CPLD/FPGA可直接應用于小批量產(chǎn)品的芯片或作為大批量產(chǎn)品的芯片前期開(kāi)發(fā)。傳統機電產(chǎn)品的升級換代和技術(shù)改造，CPLD/FPGA的應用可提高傳統產(chǎn)品的性能縮小體積，提高技術(shù)含量和產(chǎn)品的附加值。作為高等院校有關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生和廣大的電子工程師了解和掌握這一先進(jìn)技術(shù)是勢在必行，這不僅是提高設計效率的需要.更是時(shí)代發(fā)展的需求，只有掌握了EDA技術(shù)才有能力參與世界電子工業(yè)市場(chǎng)的競爭爭能生存與發(fā)展。隨著(zhù)科技的進(jìn)步，電子產(chǎn)品的更新日新月異，EDA技術(shù)作為電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研制的源動(dòng)力，己成為現代電子設計的核心。所以發(fā)展EDA技術(shù)將是電子設計領(lǐng)域和電子產(chǎn)業(yè)界的一場(chǎng)重大的技術(shù)革命，同時(shí)也對電類(lèi)課程的教學(xué)和科研提出了更深更高的要求。
在產(chǎn)品設計與制造方面：從高性能的微處理器、數字信號處理器一直到彩電、音響和電子玩具電路等，EDA技術(shù)不單是應用于前期的計算機模擬仿真、產(chǎn)品調試，而且也在PCB的制作、電子設備的研制與生產(chǎn)、電路板的焊接、制作過(guò)程等有重要作用�？梢哉f(shuō)EDA技術(shù)已經(jīng)成為電子工業(yè)領(lǐng)域不可缺少的技術(shù)支持。
進(jìn)入21世紀后，電子技術(shù)全方位納入EDA領(lǐng)域，EDA使得電子領(lǐng)域各學(xué)科的界限更加模糊，更加互為包容，突出表現在以下幾個(gè)方面：使電子設計成果以自主知識產(chǎn)權的方式得以明確表達和確認成為可能;基于EDA工具的ASIC設計標準單元己涵蓋大規模電子系統及IP核模塊;軟硬件IP核在電子行業(yè)的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域、技術(shù)領(lǐng)域和設計應用領(lǐng)域得到進(jìn)一步確認;soC(System-on-Chip)高效低成本設計技術(shù)的成熟。隨著(zhù)半導體技術(shù)、集成技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子系統的設計方法和設計手段都發(fā)生了很大的變化。傳統的‘固定功能集成塊十連線(xiàn)”的設計方法正逐步地退出歷史舞臺而基于芯片的設計方法正成為現代電子系統設計的主流。
4 結束語(yǔ)
EDA技術(shù)是電子設計領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，目前正處于高速發(fā)展階段，每年都有新的EDA工具問(wèn)世，我國EDA技術(shù)的應用水平長(cháng)期落后于發(fā)達國家，因此作為一名電子硬件工程師、大專(zhuān)院校電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)的在校學(xué)生或者電子愛(ài)好者，必須掌握EDA技術(shù)用于CPLD/FPGA的開(kāi)發(fā)，只有這樣才能跟上現代科技的快車(chē)去適應激烈競爭的環(huán)境。
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