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EDA技術(shù)主要涉及什么內容
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。下面是小編整理的關(guān)于EDA技術(shù)主要涉及的內容，希望大家認真閱讀!
EDA技術(shù)的概念: EDA是電子設計自動(dòng)化(E1echonics Des5p AM·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。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、.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(LibraIy)的引入，由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故在芯片的設計中進(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。
硬件描述語(yǔ)言 : 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、R，幾級和門(mén)電路級。常用硬件描述語(yǔ)言有WDL、Velllq和AHDL語(yǔ)言。WDL語(yǔ)言是一種高級描述語(yǔ)言，適用于行為級和R，幾級的描述;Vedlq語(yǔ)言和ABEL語(yǔ)言屬于一種較低級的描述語(yǔ)言，適用于R，幾級和門(mén)電路級的描述�，F在WDL和Velllq作為工業(yè)標準硬件描述語(yǔ)言，已得到眾多EDA公司的支持，在電子工程領(lǐng)域，它們已成為事實(shí)上的通用硬件描述語(yǔ)言，承擔幾乎全部的數字系統的設計任務(wù)。應用Vf進(jìn)行電子系統設計有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)與其他硬件描述語(yǔ)言相比，WDL具有更強的行為描述能力，強大的行為描述能力是避開(kāi)具體的器件結構，從邏輯行為上描述和設計大規模電子系統的重要保證。(2)VHDL具有豐富的仿真語(yǔ)句和庫函數，使得在任何大系統的設計早期就能檢查設計系統的功能可行性，并可以隨時(shí)對系統進(jìn)行仿真。(3)Vf語(yǔ)句的行為描述能力和程序結構，決定了它具有支持大規模設計的分解和對已有設計的再利用功能。(4)用Vf完成的設計，可以利用EDA工具進(jìn)行邏輯綜合和優(yōu)化，并可根據不同的目標芯片自動(dòng)把Vf描述設計轉變成門(mén)級網(wǎng)表，這種設計方式極大地減少了電路設計的時(shí)間及可能發(fā)生的錯誤，從而降低了開(kāi)發(fā)成本。(5)Vf0L對設計的描述具有相對獨立性，可以在設計者不僵硬件結構的情況下，也不必管最終設計的目標器件是什么，而進(jìn)行獨立的設計。(6)由于VI具有類(lèi)屬描述語(yǔ)句和子程序調用等功能，所以對于已完成的設計，可以在不改變源程序的情況廠(chǎng)，只需改變類(lèi)屬參量或函數，就能很容易地改變及計的規模和結構。
EDA技術(shù)的應用:電子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、鱗握用佃L描述系統邏輯的方法、使用扔A工具進(jìn)行電子電路課程的模擬仿真實(shí)驗并在作畢業(yè)設計時(shí)從事簡(jiǎn)單電子系統的設計，為今后工作打下基礎。具有代表性的是全國每?jì)赡昱e辦一次大學(xué)生電子設計競賽活動(dòng)。在科研方面：主要利用電路仿真工具(EwB或PSPICE、VLOL等)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O)LI)/FPGA器件的開(kāi)發(fā)應用到儀器設備中。例如在CDMA無(wú)線(xiàn)通信系統中，所有移動(dòng)手機和無(wú)線(xiàn)基站都工作在相同的頻譜，為區別不同的呼叫，每個(gè)手機有一個(gè)唯一的碼序列，CDMA基站必須能判別這些不同觀(guān)點(diǎn)的碼序列才能分辨出不同的傳呼進(jìn)程;這一判別是通過(guò)匹配濾波器的輸出顯示在輸人數據流中探調到特定的碼序列;FPGA能提供良好的濾波器設計，而且能完成DSP高級數據處理功能，因而FPGA在現代通信領(lǐng)域方面獲得廣泛應用。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P哪的制作、電子設備的研制與生產(chǎn)、電路板的焊接、朋比的制作過(guò)程等有重要作用�？梢哉f(shuō)電子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。
EDA技術(shù)發(fā)展趨勢: EDA技術(shù)在進(jìn)入21世紀后，由于更大規模的FPGA和凹m器件的不斷推出，在仿真和設計兩方面支持標準硬件描述語(yǔ)言的功能強大的EDA軟件不斷更新、增加，使電子EDA技術(shù)得到了更大的發(fā)展。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設計標準單元已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�？梢哉f(shuō)電子EDA技術(shù)是電子設計領(lǐng)域的一場(chǎng)革命。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。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攀握這一先進(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，只有攀握了EDA技術(shù)才有能力參與世界電子工業(yè)市場(chǎng)的競爭，才能生存與發(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，已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。特別是EDA技術(shù)在我國尚未普及，掌握和普及這一全新的技術(shù)，將對我國電子技術(shù)的發(fā)展具有深遠的意義。
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EIlA技術(shù)用于0U)/5PGA的開(kāi)發(fā)，只有這樣才能乘上現代科技的快車(chē)去適應激烈競爭的環(huán)境。在現在和未來(lái)，EDA技術(shù)主要應用于下面幾個(gè)方面：1.高校電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐教學(xué)中，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凹ID/5PGA器件，既使實(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。2.科研和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，0)U)/5PGA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，0)U)/5PGA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。
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