EDA技術與應用北華航天工業學院電子工程系2010.9...1EDA技術與應用北華航天工業學院電子工程系...1第一章EDA技術概述第一節EDA技術的發展及其未來第二節EDA技術的構成要素第三節EDA軟件系統的構成第四節基于可編程邏輯器件的EDA

技術流程上一頁下一頁...2第一章EDA技術概述第一節EDA技術的發展及其未來上一頁第一節EDA技術的發展及其未來電子設計自動化（ElectronicsDesignAutomation）是指利用計算機來完成電子系統設計。

根據系統對硬件的行為和功能的要求，自上而下地逐層完成相應的描述、模擬、綜合、優化和布線，直到完成硬件設計。在設計過程中除了對硬件的行為和功能需要設計人員進行描述以外，其它設計過程均由計算機自動完成。這個過程稱為電子設計自動化（EDA）上一頁下一頁...3第一節EDA技術的發展及其未來電子設計自動化（Ele一、EDA技術的發展進程（三個階段）1．電子系統設計CAD是EDA發展的初級階段（20世紀60年代中期—80年代初）。2．電子系統設計CAE是EDA發展的中級階段（20世紀80年代初—90年代初）。3．以可編程器件為核心的EDA技術是EDA發展的高級階段（20世紀90年代以來）上一頁下一頁...4一、EDA技術的發展進程（三個階段）1．電子系統設計CAD是缺點：（1）各軟件只針對某一具體應用而開發，相互銜接比較困難；（2）不能提供系統級的綜合與仿真，難以適應復雜的、大規模的電子系統設計，主要面向LSI和PCB設計。1．CAD階段以二維平面圖形的計算機輔助設計軟件為工具，代替傳統的手工制圖設計印制電路板（PCB）和集成電路的階段。主要進行PCB布局布線、電路模擬與仿真、原理圖的繪制等等。例如：TANGO、SPICE。BACK上一頁下一頁...5缺點：（1）各軟件只針對某一具體應用而開發，相互銜接比較困難2．CAE階段由于制定了EDA工業標準，采用統一的數據管理技術，各種設計模塊逐漸整合成為一個完整的計算機輔助工程設計系統（CAE），結合完善的電子系統設計流程，可通過順序循環完成設計的全過程。例如：OrCAD和Protel早期的版本

缺點：設計輸入手段以原理圖輸入為主，形式單一，不適應大規模電子系統的設計。BACK上一頁下一頁...62．CAE階段由于制定了EDA工業標準，采用統一的數據管理技3．EDA階段系統設計的核心是可編程器件的設計。以邏輯綜合、硬件行為仿真、參數分析和測試為主要特點，設計輸入形式多樣，出現了用硬件描述語言（HDL）描述設計輸入的方法。EDA工具是一個開放式的完整的集成設計環境，應包括電氣原理圖與硬件描述語言輸入、自動布局布線PCB設計、混合型電路仿真、PLD設計與下載等功能。不同的EDA工具之間應該具有良好的接口特性，從而能夠資源共享。

上一頁下一頁...73．EDA階段系統設計的核心是可編程器件的設計。以邏輯綜合、二、EDA技術的發展前景可編程模擬器件和數模混合器件快速發展；

可編程邏輯器件的集成度、工作電壓、時鐘效率等迅速提高；

EDA技術的應用范圍迅速擴大。上一頁下一頁...8二、EDA技術的發展前景可編程模擬器件和數模混合器件快速發展目前主要應用在：微控制器技術（Microcontroller）、專用集成電路芯片設計（ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC）數字信號處理(DigitalSignalProcess-ing，DSP)。在當前，利用EDA技術進行電子系統設計的最終目標是完成專用集成電路芯片（ASIC）的設計與實現。BACK上一頁下一頁...9目前主要應用在：微控制器技術（Microcontroller第二節EDA技術的構成要素1．大規模可編程器件2．硬件描述語言3．軟件開發環境4．實驗開發環境上一頁下一頁...10第二節EDA技術的構成要素1．大規模可編程器件上一頁下1．大規模可編程器件

—電子系統設計的載體；可編程器件：由用戶編程以實現某種電子電路功能的器件。可編程器件可編程邏輯器件（PLD）（ProgrammableLogicDevice）可編程模擬器件（PAC）（ProgrammableAnalogCircuit）上一頁下一頁...111．大規模可編程器件

...12...12PLD低密度PLD高密度PLD可編程陣列邏輯(PAL）通用陣列邏輯（GAL）復雜可編程邏輯器件（CPLD）現場可編程門陣列（FPGA）在系統可編程邏輯器件（isp-PLD）PAC在系統可編程模擬器件（isp-PAC）BACK上一頁下一頁...13PLD低密度PLD高密度PLD可編程陣列邏輯(PAL）通用陣2．硬件描述語言

—電子系統設計的主要表達手段電子設計自動化（EDA）技術要求用硬件描述語言（HardwareDescriptionLanguage，HDL

）來進行硬件的行為（信號連接關系、定時關系）和功能（邏輯功能）的描述。

常見的HDL語言：VHDL語言、VerilogHDL語言等。上一頁下一頁...142．硬件描述語言

—電子系統...15...15HDL語言的特點：（1）具有較強的電路描述能力；（2）易于傳遞、修改、保存、重復

利用設計；（3）易于層次化和結構化設計；（4）與具體硬件電路的設計平臺無關。BACK上一頁下一頁...16HDL語言的特點：（1）具有較強的電路描述能力；BACK上一3．軟件開發環境

—電子系統設計的軟件平臺MAX＋PlusII和QuartusII

Altera公司的產品，業界最易學易用的EDA軟件，FPGA/CPLD開發集成環境，支持Altera公司大多數的FPGA/CPLD器件。ispEXPERT——LatticeFoundation——XilinxPAC-Designer——LatticeBACK上一頁下一頁...173．軟件開發環境

...18...18...19...19...20...204．實驗開發系統

—電子系統設計的下載與硬件驗證工具提供FPGA/CPLD芯片下載電路及EDA實驗、開發環境的外圍資源，以供硬件驗證用。一般包括：（1）實驗開發所需的各類基本信號發生模塊（時鐘、脈沖、電平等）（2）通用數字式和掃描驅動類型接口（3）模擬器件及接口（4）監控程序模塊（5）目標芯片適配座，以及FPGA/CPLD目標芯片和編程下載電路等。上一頁下一頁BACK...214．實驗開發系統

—電子系統設計的下載與硬件驗...22...22...23...23...24...24...25...25...26...26第三節EDA軟件系統的構成EDA軟件系統的基本結構大致包括：EDA軟件系統設計輸入模塊設計數據庫模塊分析驗證模塊綜合仿真模塊布局布線模塊上一頁下一頁...27第三節EDA軟件系統的構成EDA軟件系統的基本結構大致一、設計輸入模塊接受用戶不同的設計輸入表達方式（原理圖輸入、波形輸入、層次輸入、HDL輸入等），并進行語義正確性和語法規范性的檢查。然后將用戶設計描述數據轉換為EDA軟件系統內部數據格式（即網表文件，如EDIF文件），存入設計數據庫，以便于其它模塊調用。設計輸入模塊一般包括對應于各種設計輸入方式的編輯器和分析器。上一頁下一頁...28一、設計輸入模塊接受用戶不同的設計輸入表達方式（原理圖輸入、二、設計輸入數據庫保存系統庫單元以及用戶設計描述數據（網表文件）。三、分析驗證模塊進行模擬驗證、設計規則檢查、故障診斷等。上一頁下一頁...29二、設計輸入數據庫保存系統庫單元以及用戶設計描述數據（網表文四、綜合仿真模塊所謂綜合，就是將用行為和功能層次表達的電子系統轉換為低層次的便于具體實現的模塊組合裝配而成的過程。也就是把軟件設計的HDL描述與硬件結構掛鉤，是實現軟件轉化為硬件的關鍵，是文字描述與硬件實現之間的一座橋梁。

所謂仿真，就是利用EDA工具對綜合后的結果進行模擬測試的過程。上一頁下一頁...30四、綜合仿真模塊所謂綜合，就是將用行為和功能層次表達的電子系五、布局布線模塊實現由邏輯設計到物理實現的映射，與物理實現方式密切相關。其功能是將綜合產生的網表文件配置于制定的目標器件，也稱為適配器。上一頁下一頁BACK...31五、布局布線模塊實現由邏輯設計到物理實現的映射，與物理實現方第四節基于可編程邏輯器件的EDA技術流程