電子工程設(shè)計的EDA技術(shù)探討
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摘要:電子工程現(xiàn)在發(fā)展越來越快,EDA技術(shù)作為當(dāng)今電子工程技術(shù)發(fā)展的一個重要技術(shù)。本文主要介紹EDA技術(shù)的基本概念及EDA技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:電子工程 EDA技術(shù)
1、EDA技術(shù)概念及現(xiàn)狀介紹
EDA是電子設(shè)計自動化(Electronic Design Automation)的縮寫,在20世紀(jì)90年代初從計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)、計算機(jī)輔助制造(CAM)、計算機(jī)輔助測試(CAT)和計算機(jī)輔助工程(CAE)的概念發(fā)展而來的。EDA技術(shù)就是以計算機(jī)為工具,設(shè)計者在EDA軟件平臺上,用硬件描述語言HDL完成設(shè)計文件,然后由計算機(jī)自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真,直至對于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。是計算機(jī)信息技術(shù)、微電子技術(shù)、電路理論、信息分析與信號處理的結(jié)晶。
現(xiàn)在對EDA的概念或范疇用得很寬。包括在機(jī)械、通信、電子、航空航天、礦產(chǎn)、化工、醫(yī)學(xué)、生物、軍事等各個領(lǐng)域,都有EDA的應(yīng)用。EDA在教學(xué)、科研、產(chǎn)品設(shè)計與制造等各方面發(fā)揮著重要的作用。在教學(xué)方面,現(xiàn)在幾乎所有理工科類的高校都有開設(shè)了EDA課程。主要是讓學(xué)生了解EDA的基本概念和基本原理、掌握用HDL語言編寫規(guī)范、掌握邏輯綜合的理論和算法、使用EDA工具進(jìn)行電子電路課程的實驗驗證并從事簡單系統(tǒng)的設(shè)計。一般學(xué)習(xí)電路仿真工具(如multiSIM、PSPICE)和PLD開發(fā)工具(如Altera/Xilinx的器件結(jié)構(gòu)及開發(fā)系統(tǒng))??蒲蟹矫嬷饕秒娐贩抡婀ぞ撸╩ultiSIM或PSPICE)進(jìn)行電路設(shè)計與仿真;利用虛擬儀器進(jìn)行產(chǎn)品測試;將CPLD/FPGA器件實際應(yīng)用到儀器設(shè)備中;從事PCB設(shè)計和ASIC設(shè)計等。在產(chǎn)品設(shè)計與制造方面,包括計算機(jī)仿真,產(chǎn)品開發(fā)中的EDA工具應(yīng)用、系統(tǒng)級模擬及測試環(huán)境的仿真,生產(chǎn)流水線的EDA技術(shù)應(yīng)用、產(chǎn)品測試等各個環(huán)節(jié)。EDA軟件的功能日益強(qiáng)大,原來功能比較單一的軟件,現(xiàn)在增加了很多新用途。如AutoCAD軟件可用于機(jī)械及建筑設(shè)計,也擴(kuò)展到建筑裝璜及各類效果圖、汽車和飛機(jī)的模型、電影特技等領(lǐng)域。
2、EDA技術(shù)的特點
EDA技術(shù)之所成為今天電子信息工程中的重要技術(shù),具有“自頂向下(Top—Down)”的設(shè)計程序,這就確保設(shè)計方案整體的合理化;由于EDA采用高級語言描述,有語言公開可利用、描述范圍廣、可以系統(tǒng)編程和現(xiàn)場編程等特點;自動化程度高所以可以進(jìn)行各級的仿真、糾錯和調(diào)試工作。這些特點促使EDA技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。
3、EDA技術(shù)的作用
EDA技術(shù)中的溫度分析和統(tǒng)計分析功能可以分析各種溫度條件下的電路特性,便于確定最佳元件參數(shù)、最佳電路結(jié)構(gòu)以及適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)穩(wěn)定裕度,真正做到電路特性的優(yōu)化設(shè)計。
由于受到測試手段和儀器精度限制,測試的時候會出現(xiàn)很多問題,DEA技術(shù)方便得全功能測試解決了數(shù)據(jù)測試和特性分析的問題。
4、EDA常用軟件
EDA軟件發(fā)展很快,目前被我國廣泛應(yīng)用的有:multiSIM7(原EWB的最新版本)、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、Viewlogic、Mentor、Graphics、Synopsys、LSIIogic、Cadence、MicroSim等等。下面簡單介紹一下PCB設(shè)計軟件、IC設(shè)計軟件、PLD設(shè)計工具及其它EDA軟件。
4.1 PCB設(shè)計軟件
PCB(Printed-Circuit Board)設(shè)計軟件更是種類繁多,如Protel、OrCAD、Viewlogic、PowerPCB、Cadence PSD、MentorGraphices的Expedition PCB、Zuken CadStart、Winboard/Windraft/Ivex-SPICE、PCB Studio、TANGO、PCBWizard(與LiveWire配套的PCB制作軟件包)、ultiBOARD7(與multiSIM2001配套的PCB制作軟件包)等等。
4.2 IC設(shè)計軟件
IC設(shè)計工具也很多,ASIC設(shè)計領(lǐng)域有名的軟件供應(yīng)商主要有Cadence、Mentor Graphics和Synopsys。中國華大公司也提供ASIC設(shè)計軟件(熊貓2000)。
4.3 PLD設(shè)計工具
PLD(Programmable Logic Device)是一種由用戶根據(jù)需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。目前主要有兩大類型:CPLD(Complex PLD)和FPGA(Field Programmable Gate Array)。它們的基本設(shè)計方法主要借助于EDA軟件,用原理圖、狀態(tài)機(jī)、布爾表達(dá)式、硬件描述語言等方法,生成相應(yīng)的目標(biāo)文件,最后用編程器或下載電纜,由目標(biāo)器件實現(xiàn)。Altera、Xilinx和Lattice這三家公司是PLD眾多生產(chǎn)廠家中比較有代表性的。
EDA技術(shù)的出現(xiàn)是電子設(shè)計領(lǐng)域中的一次革命,21世紀(jì)是EDA技術(shù)高速發(fā)展階段。EDA技術(shù)作為電子產(chǎn)品開發(fā)研制的動力,采用EDA技術(shù)制作的電子產(chǎn)品具有容量大、實時性好、體積小、可靠性高的優(yōu)點。電子設(shè)計工程人員掌握這一技術(shù),不僅是提高效率的需要。更是開發(fā)高附加值電子產(chǎn)品的需要。隨著8oC時代的到來EDA技術(shù)在移動通信系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)等對重量、 體積及速度敏感的領(lǐng)域?qū)⒕哂兄匾膶嵱脙r值。根據(jù)最新的統(tǒng)計結(jié)果顯示,我國和印度正在成為EDA技術(shù)設(shè)計方面發(fā)展最快的兩個市場,相信在不久的將來,我國的科技工作者和設(shè)計團(tuán)隊會趕上世界先進(jìn)水平,將這一優(yōu)秀的電子設(shè)汁技術(shù)更好的應(yīng)用到社會發(fā)展的各個領(lǐng)域,為祖國建設(shè)提供更好的技術(shù)支持。
關(guān)鍵詞:電子工程 EDA技術(shù)
1、EDA技術(shù)概念及現(xiàn)狀介紹
EDA是電子設(shè)計自動化(Electronic Design Automation)的縮寫,在20世紀(jì)90年代初從計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)、計算機(jī)輔助制造(CAM)、計算機(jī)輔助測試(CAT)和計算機(jī)輔助工程(CAE)的概念發(fā)展而來的。EDA技術(shù)就是以計算機(jī)為工具,設(shè)計者在EDA軟件平臺上,用硬件描述語言HDL完成設(shè)計文件,然后由計算機(jī)自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真,直至對于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。是計算機(jī)信息技術(shù)、微電子技術(shù)、電路理論、信息分析與信號處理的結(jié)晶。
現(xiàn)在對EDA的概念或范疇用得很寬。包括在機(jī)械、通信、電子、航空航天、礦產(chǎn)、化工、醫(yī)學(xué)、生物、軍事等各個領(lǐng)域,都有EDA的應(yīng)用。EDA在教學(xué)、科研、產(chǎn)品設(shè)計與制造等各方面發(fā)揮著重要的作用。在教學(xué)方面,現(xiàn)在幾乎所有理工科類的高校都有開設(shè)了EDA課程。主要是讓學(xué)生了解EDA的基本概念和基本原理、掌握用HDL語言編寫規(guī)范、掌握邏輯綜合的理論和算法、使用EDA工具進(jìn)行電子電路課程的實驗驗證并從事簡單系統(tǒng)的設(shè)計。一般學(xué)習(xí)電路仿真工具(如multiSIM、PSPICE)和PLD開發(fā)工具(如Altera/Xilinx的器件結(jié)構(gòu)及開發(fā)系統(tǒng))??蒲蟹矫嬷饕秒娐贩抡婀ぞ撸╩ultiSIM或PSPICE)進(jìn)行電路設(shè)計與仿真;利用虛擬儀器進(jìn)行產(chǎn)品測試;將CPLD/FPGA器件實際應(yīng)用到儀器設(shè)備中;從事PCB設(shè)計和ASIC設(shè)計等。在產(chǎn)品設(shè)計與制造方面,包括計算機(jī)仿真,產(chǎn)品開發(fā)中的EDA工具應(yīng)用、系統(tǒng)級模擬及測試環(huán)境的仿真,生產(chǎn)流水線的EDA技術(shù)應(yīng)用、產(chǎn)品測試等各個環(huán)節(jié)。EDA軟件的功能日益強(qiáng)大,原來功能比較單一的軟件,現(xiàn)在增加了很多新用途。如AutoCAD軟件可用于機(jī)械及建筑設(shè)計,也擴(kuò)展到建筑裝璜及各類效果圖、汽車和飛機(jī)的模型、電影特技等領(lǐng)域。
2、EDA技術(shù)的特點
EDA技術(shù)之所成為今天電子信息工程中的重要技術(shù),具有“自頂向下(Top—Down)”的設(shè)計程序,這就確保設(shè)計方案整體的合理化;由于EDA采用高級語言描述,有語言公開可利用、描述范圍廣、可以系統(tǒng)編程和現(xiàn)場編程等特點;自動化程度高所以可以進(jìn)行各級的仿真、糾錯和調(diào)試工作。這些特點促使EDA技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。
3、EDA技術(shù)的作用
EDA技術(shù)中的溫度分析和統(tǒng)計分析功能可以分析各種溫度條件下的電路特性,便于確定最佳元件參數(shù)、最佳電路結(jié)構(gòu)以及適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)穩(wěn)定裕度,真正做到電路特性的優(yōu)化設(shè)計。
由于受到測試手段和儀器精度限制,測試的時候會出現(xiàn)很多問題,DEA技術(shù)方便得全功能測試解決了數(shù)據(jù)測試和特性分析的問題。
4、EDA常用軟件
EDA軟件發(fā)展很快,目前被我國廣泛應(yīng)用的有:multiSIM7(原EWB的最新版本)、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、Viewlogic、Mentor、Graphics、Synopsys、LSIIogic、Cadence、MicroSim等等。下面簡單介紹一下PCB設(shè)計軟件、IC設(shè)計軟件、PLD設(shè)計工具及其它EDA軟件。
4.1 PCB設(shè)計軟件
PCB(Printed-Circuit Board)設(shè)計軟件更是種類繁多,如Protel、OrCAD、Viewlogic、PowerPCB、Cadence PSD、MentorGraphices的Expedition PCB、Zuken CadStart、Winboard/Windraft/Ivex-SPICE、PCB Studio、TANGO、PCBWizard(與LiveWire配套的PCB制作軟件包)、ultiBOARD7(與multiSIM2001配套的PCB制作軟件包)等等。
4.2 IC設(shè)計軟件
IC設(shè)計工具也很多,ASIC設(shè)計領(lǐng)域有名的軟件供應(yīng)商主要有Cadence、Mentor Graphics和Synopsys。中國華大公司也提供ASIC設(shè)計軟件(熊貓2000)。
4.3 PLD設(shè)計工具
PLD(Programmable Logic Device)是一種由用戶根據(jù)需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。目前主要有兩大類型:CPLD(Complex PLD)和FPGA(Field Programmable Gate Array)。它們的基本設(shè)計方法主要借助于EDA軟件,用原理圖、狀態(tài)機(jī)、布爾表達(dá)式、硬件描述語言等方法,生成相應(yīng)的目標(biāo)文件,最后用編程器或下載電纜,由目標(biāo)器件實現(xiàn)。Altera、Xilinx和Lattice這三家公司是PLD眾多生產(chǎn)廠家中比較有代表性的。
EDA技術(shù)的出現(xiàn)是電子設(shè)計領(lǐng)域中的一次革命,21世紀(jì)是EDA技術(shù)高速發(fā)展階段。EDA技術(shù)作為電子產(chǎn)品開發(fā)研制的動力,采用EDA技術(shù)制作的電子產(chǎn)品具有容量大、實時性好、體積小、可靠性高的優(yōu)點。電子設(shè)計工程人員掌握這一技術(shù),不僅是提高效率的需要。更是開發(fā)高附加值電子產(chǎn)品的需要。隨著8oC時代的到來EDA技術(shù)在移動通信系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)等對重量、 體積及速度敏感的領(lǐng)域?qū)⒕哂兄匾膶嵱脙r值。根據(jù)最新的統(tǒng)計結(jié)果顯示,我國和印度正在成為EDA技術(shù)設(shè)計方面發(fā)展最快的兩個市場,相信在不久的將來,我國的科技工作者和設(shè)計團(tuán)隊會趕上世界先進(jìn)水平,將這一優(yōu)秀的電子設(shè)汁技術(shù)更好的應(yīng)用到社會發(fā)展的各個領(lǐng)域,為祖國建設(shè)提供更好的技術(shù)支持。