EDA电子教案(第1章)

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1、EDA技术与应用北华航天工业学院电子工程系2010.91第一章EDA技术概述第一节EDA技术的发展及其未来第二节EDA技术的构成要素第三节EDA软件系统的构成第四节基于可编程逻辑器件的EDA技术流程上一页下一页2第一节EDA技术的发展及其未来电子设计自动化（ElectronicsDesignAutomation）是指利用计算机来完成电子系统设计。根据系统对硬件的行为和功能的要求，自上而下地逐层完成相应的描述、模拟、综合、优化和布线，直到完成硬件设计。在设计过程中除了对硬件的行为和功能需要设计人员进行描述以外，其它设计

2、过程均由计算机自动完成。这个过程称为电子设计自动化（EDA）上一页下一页3一、EDA技术的发展进程（三个阶段）1．电子系统设计CAD是EDA发展的初级阶段（20世纪60年代中期—80年代初）。2．电子系统设计CAE是EDA发展的中级阶段（20世纪80年代初—90年代初）。3．以可编程器件为核心的EDA技术是EDA发展的高级阶段（20世纪90年代以来）上一页下一页4缺点：（1）各软件只针对某一具体应用而开发，相互衔接比较困难；（2）不能提供系统级的综合与仿真，难以适应复杂的、大规模的电子系统设计，主要面向LSI和PCB

3、设计。1．CAD阶段以二维平面图形的计算机辅助设计软件为工具，代替传统的手工制图设计印制电路板（PCB）和集成电路的阶段。主要进行PCB布局布线、电路模拟与仿真、原理图的绘制等等。例如：TANGO、SPICE。BACK上一页下一页52．CAE阶段由于制定了EDA工业标准，采用统一的数据管理技术，各种设计模块逐渐整合成为一个完整的计算机辅助工程设计系统（CAE），结合完善的电子系统设计流程，可通过顺序循环完成设计的全过程。例如：OrCAD和Protel早期的版本缺点：设计输入手段以原理图输入为主，形式单一，不适应大规模

4、电子系统的设计。BACK上一页下一页63．EDA阶段系统设计的核心是可编程器件的设计。以逻辑综合、硬件行为仿真、参数分析和测试为主要特点，设计输入形式多样，出现了用硬件描述语言（HDL）描述设计输入的方法。EDA工具是一个开放式的完整的集成设计环境，应包括电气原理图与硬件描述语言输入、自动布局布线PCB设计、混合型电路仿真、PLD设计与下载等功能。不同的EDA工具之间应该具有良好的接口特性，从而能够资源共享。上一页下一页7二、EDA技术的发展前景可编程模拟器件和数模混合器件快速发展；可编程逻辑器件的集成度、工作电压、

5、时钟效率等迅速提高；EDA技术的应用范围迅速扩大。上一页下一页8目前主要应用在：微控制器技术（Microcontroller）、专用集成电路芯片设计（ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC）数字信号处理(DigitalSignalProcess-ing，DSP)。在当前，利用EDA技术进行电子系统设计的最终目标是完成专用集成电路芯片（ASIC）的设计与实现。BACK上一页下一页9第二节EDA技术的构成要素1．大规模可编程器件2．硬件描述语言3．软件开发环境4．实验开发环境上

6、一页下一页101．大规模可编程器件—电子系统设计的载体；可编程器件：由用户编程以实现某种电子电路功能的器件。可编程器件可编程逻辑器件（PLD）（ProgrammableLogicDevice）可编程模拟器件（PAC）（ProgrammableAnalogCircuit）上一页下一页1112PLD低密度PLD高密度PLD可编程阵列逻辑(PAL）通用阵列逻辑（GAL）复杂可编程逻辑器件（CPLD）现场可编程门阵列（FPGA）在系统可编程逻辑器件（isp-PLD）PAC在系统可编程模拟器件（isp-PAC）BACK上一页下

7、一页132．硬件描述语言—电子系统设计的主要表达手段电子设计自动化（EDA）技术要求用硬件描述语言（HardwareDescriptionLanguage，HDL）来进行硬件的行为（信号连接关系、定时关系）和功能（逻辑功能）的描述。常见的HDL语言：VHDL语言、VerilogHDL语言等。上一页下一页1415HDL语言的特点：（1）具有较强的电路描述能力；（2）易于传递、修改、保存、重复利用设计；（3）易于层次化和结构化设计；（4）与具体硬件电路的设计平台无关。BACK上一页下一页163．软件开发环境—电子系统设

8、计的软件平台MAX＋PlusII和QuartusIIAltera公司的产品，业界最易学易用的EDA软件，FPGA/CPLD开发集成环境，支持Altera公司大多数的FPGA/CPLD器件。ispEXPERT——LatticeFoundation——XilinxPAC-Designer——LatticeBACK上一页下一页171819204．实验