电子设计自动化技术及其发展.pdf

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1、Chapter1概　述1.1電子設計自動化技術及其發展1.2電子設計自動化應用物件1.3VHDL1.4EDA的優勢1.5FPGA導向的開發流程1.6QuartusII概述1.7IP核1.8EDA技術的發展趨勢電子設計自動化 ── EDA技術與VHDL本章首先介紹EDA技術和硬體描述語言及其發展過程，然後介紹基於EDA技術和VHDL的設計流程，以及EDA設計工具QuartusII。1.1　電子設計自動化技術及其發展微電子技術的進步主要表現在大型積體電路加工技術即半導體製程技術的發展上，使得表徵半導體製程水準的線寬已經達到了60nm，並還在不斷

2、地縮小，而在矽晶圓單位面積上，整合了更多的電晶體。積體電路設計正在不斷地向超大規模、極低功耗和超高速的方向發展，專用積體電路ASIC（ApplicationSpecificIntegratedCircuit）的設計成本不斷降低，在功能上，現代的積體電路已能夠實現系統晶片SOC（SystemOnaChip）。現代電子設計技術的核心已日趨轉向基於電腦的電子設計自動化技術，即EDA（ElectronicDesignAutomation）技術。EDA技術就是依賴功能強大的電腦，在EDA工具軟體平臺上，對以硬體描述語言HDL（HardwareDescri

3、ptionLanguage）為系統邏輯描述手段完成的設計檔，自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、合成、布局布線以及邏輯最佳化和模擬測試，直至實現既定的電子線路系統功能。EDA技術使得設計者的工作僅限於利用軟體的方式，即利用硬體描述語言和EDA軟體來完成對系統硬體功能的實現，這是電子設計技術的一個極大進步。EDA技術在硬體實現方面融合了大型積體電路製造技術、IC布局設計、ASIC測試和封裝、FPGA（FieldProgrammableGateArray）/CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice）編程下載和自動測試等技

4、術；在電腦輔助工程方面融合了電腦輔助設計（CAD）、電腦輔助製造（CAM）、電腦輔助測試（CAT）、電腦輔助工程（CAE）技術以及多種電腦語言的設計概念；而在現代電子學方面則容納了更多的內容，如電子線路設計理論、數位信號處理技術、數位系統建模和最佳化技術及長線技術理論等。因此，EDA技術為現代電子理論和設計的表達與實現提供了可能性。正因為EDA技術豐富的內容以及與電子技術各學科領域的相關性，其發展的歷程同大型積體電路設計技術、電腦輔助工程、可程式邏Chapter1　概　述輯元件，以及電子設計技術和製程的發展是同步的。就過去近30年的電子技術

5、的發展歷程，可大致將EDA技術的發展分為3個階段：20世紀70年代，在積體電路製作方面，MOS製程得到廣泛的應用；可程式邏輯技術及其元件問世，電腦作為一種運算工具在科研領域得到廣泛應用。而在後期，CAD的概念已見雛形，這一階段人們開始利用電腦取代手工勞動，輔助進行積體電路布局編輯、PCB布局布線等工作。20世紀80年代，積體電路設計進入了CMOS（互補式場效電晶體）時代，複雜可程式邏輯元件進入商業應用，相應的輔助設計軟體投入使用；而在80年代末，出現了FPGA；CAE和CAD技術的應用更為廣泛，它們在PCB設計方面的原理圖輸入、自動布局布線及

6、PCB分析，以及邏輯設計、邏輯模擬、布林方程式合成和化簡等方面擔任了重要的角色。特別是各種硬體描述語言的出現、應用和標準化方面的重大進步，為電子設計自動化必須解決的電路建模、標準文件及模擬測試奠定了基礎。進入20世紀90年代，隨著硬體描述語言的標準化進一步確立，電腦輔助工程、輔助分析和輔助設計在電子技術領域獲得更加廣泛的應用。與此同時，電子技術在通信、電腦及家電產品生產中的市場需求和技術需求，極大地推動了全新的電子設計自動化技術的應用和發展，特別是積體電路設計製程步入了次微米階段，百萬閘以上的大規模可程式邏輯元件的陸續面世，以及基於電腦技術的

7、用戶導向的低成本大規模ASIC設計技術的應用，促進了EDA技術的形成。更為重要的是各EDA公司致力於推出相容各種硬體實現方案和支援標準硬體描述語言的EDA工具軟體的研究，更有效地將EDA技術推向成熟和實用。EDA技術在進入21世紀後，得到了更大的發展，其突出表現在以下幾個方面：●在FPGA上實現DSP（數位信號處理）應用成為可能，用純數位邏輯進行DSP模組的設計，使得高速DSP實現成為實際，並有力地推動了軟體無線電技術的實用化和發展。基於FPGA的DSP技術，為高速數位信號處理演算法提供了實現途徑。●嵌入式處理器軟核的成熟，使得SOPC（Sy

8、stemOnaProgrammable電子設計自動化 ── EDA技術與VHDLChip）步入大規模應用階段，在一片FPGA上實現一個完備的數位處理系統成為可能。