数字电路EDA设计与应用 教学课件 作者 聂小燕 鲁才 第1章 EDA技术概述.ppt

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1、第1章EDA技术概述1.1EDA技术及其发展1.2传统设计方法与EDA方法的区别1.3EDA工程的设计流程11.1EDA技术及其发展EDA技术的涵义什么是EDA？ElectronicDesignAutomation，即电子设计自动化。2手工设计：设计者+纸+笔自动设计：设计者+EDA技术3EDA技术的内涵从广义的角度包含了：半导体工艺设计自动化；可编程器件设计自动化；电子系统设计自动化；印刷电路板设计自动化；仿真与测试、故障诊断自动化；形式验证自动化。4EDA技术的范畴IC版图设计PLD设计电路设计PCB设计模拟电路数字

2、电路混合电路设计输入逻辑综合仿真编程下载本课程内容！5EDA（ElectronicDesignAutomation，电子设计自动化）是在计算机的辅助下完成电子产品设计的一种先进的硬件设计技术！是立足于计算机工作平台开发出来的一整套先进的设计电子系统的软件工具。计算机并口器件编程接口PCBBoardPLD编程目标文件6EDA技术的发展史EDA技术的发展分为三个阶段20世纪70年代20世纪80年代20世纪90年代7EDA技术在进入21世纪后，得到了更大的发展，突出表现在以下几个方面：（1）在FPGA上实现DSP（数字信号处理

3、）应用成为可能，用纯数字逻辑进行DSP模块的设计，使得高速DSP实现成为现实，并有力地推动了软件无线电技术的实用化和发展。基于FPGA的DSP技术，为高速数字信号处理算法提供了实现途径。（2）嵌入式处理器软核的成熟，使得SOPC（SystemOnaProgrammableChip）步入大规模应用阶段，在一片FPGA上实现一个完备的数字处理系统成为可能。8（3）在仿真和设计两方面支持标准硬件描述语言的功能强大的EDA软件不断推出。（4）电子技术领域全方位融入EDA技术，除了日益成熟的数字技术外，传统的电路系统设计建模理念发

4、生了重大的变化，如软件无线电技术的崛起、模拟电路系统硬件描述语言的表达和设计的标准化、系统可编程模拟器件的出现、数字信号处理和图像处理的全硬件实现方案的普遍接受以及软硬件技术的进一步融合等。9（5）EDA使得电子领域各学科的界限更加模糊，更加互为包容，如模拟与数字、软件与硬件、系统与器件、ASIC与FPGA、行为与结构等。（6）基于EDA的用于ASIC设计的标准单元已涵盖大规模电子系统及复杂IP核模块。软硬IP（IntellectualProperty）核在电子行业的产业领域广泛应用。（7）系统级、行为验证级硬件描述语言

5、的出现（如SystemC），使复杂电子系统的设计和验证趋于简单。101.2传统设计方法与EDA方法的区别传统的数字系统设计方法是自下而上的设计方法，是以固定功能元件为基础，基于电路板的设计方法，主要设计文件是电路原理图。11设计一个电子秒表电路，使之完成以下功能：按0.01s的步长进行计时；具有异步清零和启动/停止计数功能；并用数码管显示其秒高位、秒低位，百分秒高位、百分秒低位。为便于显示，秒和百分秒信号均采用BCD码计数方式。问题的提出（实例）12解决方案1——传统的数字系统设计方法1.根据设计要求划分功能模块；2.确

6、定输入和输出的关系，画出真值表；3.由真值表写出逻辑表达式；4.利用公式或卡诺图进行人工化简；5.根据化简后的逻辑表达式画出电路原理图；6.在面包板上进行实验，验证电路的正确性；7.若无错误，再在透明薄膜上用贴图符号贴PCB图；8.检查后送制板厂制板；9.对PCB板进行安装、调试，若有大的错误，修改设计，重复以上过程，重新制板。搭积木的方式！基于电路板的设计方法——采用固定功能的器件（通用型器件），通过设计电路板来实现系统功能13传统的数字系统设计方法的缺点设计周期长，灵活性差，耗时耗力，效率低下。设计依赖于设计师的经验

7、。设计后期的仿真不易实现。调试复杂，容易出错；设计依赖于现有的通用元器件。芯片种类多，数量大，受市场的限制；产品体积大。14解决方案2——现代的数字系统设计方法基于芯片的设计方法——采用PLD（可编程逻辑器件），利用EDA开发工具，通过芯片设计来实现系统功能。EDA软件空白PLD+数字系统编程15现代数字系统的设计采用EDA方法。EDA方法是一种自上而下（Top-Down)的设计方法。其方案验证与设计、系统逻辑综合、布局布线、性能仿真、器件编程等均由EDA工具一体化完成。由于整个设计是从顶层开始的，设计中可逐层描述，逐层

8、仿真，保证满足系统指标。结合应用领域的具体要求，及时调整设计方案，进行性能优化，从而保证了设计的正确性，缩短了设计周期。16EDA技术为电子系统设计带来了这样的变化：（1）设计效率提高，设计周期缩短；（2）设计质量提高；（3）设计成本降低；（4）能更充分地发挥设计人员的创造性；（5）设计成果的重用性大大提高，省去了不