浅谈eda电子仿真技术及其应用

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1、浅谈EDA电子仿真技术及其应用

2、第1摘要:随着电子技术和计算机技术的不断发展，在涉及通信、国防、航天、工业自动化、仪器仪表等领域的电子系统设计工作中，EDA技术的含量正以惊人的速度上升，并成为电子技术发展的前沿之一。本文论述了EDA技术及其发展，介绍了基于vHDL的自下而上的设计方法以及EDA技术的特点。EDA是电子设计自动化(ElectronicsDe-signAutoInation)的英文缩写。EDA技术就是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，依赖计算机在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDL为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动

3、地完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合、布局布线，以及逻辑优化和仿真测试，最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术。EDA是电子设计技术的发展趋势，是现代电子设计技术的核心，利用EDA工具可以代替设计者完成电子系统设计中的大部分工作。1、EDA技术的发展历程EDA技术随着计算机、集成电路、电子系统设计的发展，经历了一个由浅到深的过程。20世纪70年代，随着中小规模集成电路的开发应用，传统的手工制图设计印制电路板和集成电路的方法已无法满足设计精度和效率的要求，因此工程师开始进行二维平面图形的计算机辅助设计，以便解脱繁杂、机械的版

4、图设计工作，这就是第一代的EDA工具。到了80年代，为了适应电子产品在规模和制作上的需要，应运出现了以计算机仿真和自动布线为核心技术的第二代EDA技术，其特点是以软件工具为核心，通过这些软件完成产品开发的设计、分析、仿真、测试等各项工作。90年代后，EDA技术继续发展，出现了以高级语言描述、系统级仿真和综合技术为特征的第三代EDA技术，通常也称为ESDA阶段。在这个阶段，人们开始追求贯彻整个设计过程的自动化，可以从繁重的设计工作中彻底解放出来，把精力集中在创造性的方案与概念构思上，从而可以提高设计效率，缩短产品的研制周期。2、EDA技术的

5、基本特征现代EDA技术的基本特征是采用高级语言描述，具有系统级仿真和综合能力。ESDA代表了当今电子设计技术的最新发展方向，ESDA主要采用并行工作和自顶向下的设计方法，然后从系统设计入手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计。在方框图一级进行仿真、纠错，并用VHDL，VerilogHDL，ABEL等硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述.在系统一级进行验证，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。大规模可编程逻辑器件是EDA技术将电子设计的电路功能和技术指标具体实现的硬件载体。其中ASIC(专用集成电路)器件是最终的物理平台。而FPG

6、A(现场可编程逻辑门阵列)和CPLD(复杂可编程逻辑器件)是目前使用最为广泛的主流产品，它们面向用户，具有极大的灵活性和通用性，成为可编程专用IC，允许用户在系统中编程和修改逻辑设计，给使用者提供了在不修改系统硬件的条件下重构系统的能力和硬件升级能力，使硬件修改变得像软件修改一样方便。当产品定型和产量扩大后，可将在生产中得到充分检验并经多次修改完善的电子设计迅速地进行ASIC投产。3、基于VHDL的自顶向下的设计方法硬件描述语言是一种用于电子系统硬件设计的计算机高级语言，它采用软件的方法来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接关系。VHD

7、L是作为电子设计主流硬件的描述语言。VHDL具有很强的电路描述能力，能从多个层次对数字系统进行建模和描述，从而大大简化了硬件设计任务，提高了设计效率和可靠性。VHDL支持各种模式的设计方法，使设计者可以专心致志干其功能的实现，而不需要对不影响功能的与工艺有关的因素花费过多的时间和精力。传统的电子设计技术通常是自下而上的设计方法，即首先确定系统的最底层的电路模块或元件的结构和功能，然后根据主系统的功能要求，将他们组合成更大的功能模块，使他们的结构和功能满足高层次系统的要求。依次流程，逐步向上递推，直到完成整个目标系统的设计。由于设计只能采用

8、系统仿真仪、逻辑分析仪和示波仪进行仿真和调试。因此，只有在系统设计完成以后才能进行仿真和调试。系统存在的问题只有在设计后期才能发现。一旦考虑不周，往往需要全部重新设计，使设计周期大大增加。在EDA技术应用中，采用自上而下的设计方法，即从系统总体出发，自上而下地逐步将设计内容细化，最后完成系统设计。它包括如下设计阶段:根据系统对硬件的要求，详细编制技术规格书，并根据技术规格书，对系统的功能进行细化，合理地划分功能模块，并画出系统的功能框图。建立VHDL行为描述模型，这是对整个系统的数学建模过程。VHDL行为仿真。这一阶段主要通过VHDL仿真

9、器对顶层的设计进行仿真，用来检查设计原理是否正确。如果存在错误，则返回上层重新修改。RTL描述方式。由于采用VHDL行为描述的设计很难与具体逻辑元器件实现一一对应关系。所以，必须将VHDL行为