EDA技术及应用 教学课件 作者 吴延海 第1-5章第1章.ppt

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1、第1章　绪　　论1.1EDA技术及其发展1.2EDA技术的主要内容1.3EDA开发工具1.4EDA工程设计流程1.5EDA技术的应用现状及发展趋势1.1EDA技术及其发展1.1.1EDA技术的发展历程随着计算机技术、集成电路新工艺、电子系统设计方法的不断发展，EDA技术的发展经历了三个阶段：20世纪70年代的计算机辅助设计(ComputerAssistDesign，CAD)阶段、80年代的计算机辅助工程设计(ComputerAssistEngineeringDesign，CAE)阶段和90年代以后的电子设计自动化(EDA)阶段。20世纪70年代，随着中小规模集成电路的出现，

2、设计者大量使用不同型号的标准集成电路芯片，并将器件焊接在印制电路板(PrintedCircuitBoard，PCB)上进行调试。这时，传统的手工布线已无法满足复杂电子系统的要求，更不能满足工作效率的要求。EDA技术发展初期，PCB布线工具受计算机性能的限制，能支持的设计工作有限且性能较差、效率较低。20世纪80年代，大规模集成电路如存储器、微处理器以及可编程逻辑器件(PAL、GAL)等相继出现，可用少数几种通用的标准芯片实现电子系统。80年代初期，EDA工具主要以逻辑模拟、定时分析、故障仿真、自动布线为核心。到了80年代后期，它已经可以进行设计描述、综合与优化，重点解决电路

3、设计没有完成之前的功能验证等问题。20世纪90年代，随着可编程逻辑器件的出现和发展，设计师逐步从使用硬件转向设计硬件，从单个电子产品的开发转向系统级电子产品的开发。这时的EDA工具是以系统级设计为核心，包括系统行为级描述和结构级综合、系统仿真与测试验证、系统划分与指标分配、系统决策与文件生成等一整套的电子系统设计自动化工具。它的主要特点：一是不仅具有电子系统设计能力，而且具有独立于工艺和厂家的系统级设计能力，具有高级抽象的设计构思手段；二是可以代替设计师完成设计前期的许多高层次设计，如可将用户要求转换为设计技术规范，有效地处理可用的设计资源与理想的设计目标之间的矛盾，按具体

4、的硬件、软件算法分解设计等；三是设计师可以在不熟悉各种半导体工艺的情况下，利用EDA工具，通过一些简单的标准化设计过程，高效、快速、方便地完成电子系统的设计。随着可编程器件(包括可编程逻辑器件、可编程模拟器件和可编程数模混合器件)品种的不断增加和功能的不断完善，随着基于EDA技术的片上系统SoC(SystemonChip)设计技术的发展以及软、硬核库的建立，电子系统的设计不再是电子工程师的专利，广大技术人员(包括大量的非电子专业人员)将更多地利用EDA技术自己设计电子电路和产品。1.1.2EDA技术的基本特征1．“自顶向下”的设计方法EDA设计是一种“自顶向下”的全新设计方

5、法，这种设计方法首先从系统设计入手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计，并在方框图一级进行仿真、纠错。其次，用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，在系统一级进行仿真。然后，用综合优化工具生成具体门电路的网表文件，其对应的物理实现级可以是印制电路板或专用集成电路。2．设计用硬件描述语言　　硬件描述语言(HDL，HardwareDescriptionLanguage)是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言，利用它，可以用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式。与传统的门级描述方式相比，硬件描述语言更适合大规模系统的设计。例如一个32位的加法器，利用图

6、形输入软件需要输入500至1000个门，而利用VHDL语言只需要书写一行“A=B+C”即可。3.具有逻辑综合和优化的功能　　逻辑综合功能是指将较高层次的抽象描述转化到较低级别抽象描述的一种方法，即根据芯片制造商提供的基本电路单元库，将硬件描述语言描述的电路转换为电路网表或者是一组逻辑方程。优化功能是指根据布尔方程功能等效的原则，利用逻辑综合生成的结果，采用更小更快的综合结果代替一些复杂的单元，然后根据制定的目标将其映射成新的网表或者一组逻辑方程。优化的作用是将电路设计的时延缩短到最小和有效利用资源。几乎所有的EDA综合工具都可以利用约束条件对电路进行优化。4.采用开放性和

7、标准化的软件架构　　件架构是指一种软件平台结构，是一套配置和使用EDA软件包的规范。其主要功能是为EDA工具提供相应的操作环境。架构的关键在于提供与硬件平台无关的图形用户界面、工具之间的通信、设计数据和设计流程的管理，另外，架构还包括各种与数据库相关的服务。EDA系统只有建立了一个符合标准的开放式架构，才可以接纳其他厂家的EDA工具，从而形成软件工具之间的无缝连接。目前主要的EDA系统都建立了框架结构，如Cadence公司的DesignFramework，Mentor公司的FalconFramework，而且这些