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1、学 海 无 涯 EDA 发展史及其前景 EDA 技术是在电子 CAD 技术基础上发展起来的计算机软件系统， 是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息 处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。利用 EDA 工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大 量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分 析到设计出IC 版图或PCB 版图的整个过程在计算机上自动处理完成。 自 20 世纪 80 年代初期诞生至今，自动化软件（组态软件）已有 20 年的发展历史。应该说组态软件作为一种应用软件，是随着 PC 机 的兴起而不断发展的。80 年代的
2、组态软件，像 Onspec、Paragon 500、 早期的 FIX 等都运行在 DOS 环境下，图形界面的功能不是很强，软件 中包含着大量的控制算法，这是因为 DOS 具有很好的实时性。90 年 代，随着微软的 Windows 3.0 风靡全球，以 Wonderware 公司的Intouch 为代表的人机界面软件开创了 Windows 下运行工控软件的先河，由 于 Windows 3.0 不具备实时性，所以当时，80 年代已成名的自动化软 件公司在对于操作系统的支持上，或按兵不动，或将组态软件从 DOS 向 OS/2 移植，人们这样做的原因，是大家都认为工控软件必须具有 很强的实时性和控制能
3、力，必须运行在一个具备实时性的操作系统下， 像 DOS、OS/2、Win NT（1993 年才推出）等。历史证明，在当时的 硬件条件下，上位机做人机界面切中了用户的需求，Wonderware 因 而在不长的时间内成为全球最大的独立自动化软件厂商，而在 80 年 代靠 DOS 版组态软件起家，后来向 OS/2 移植的公司后来基本上都没,1,学 海 无 涯,2,落了。 现在对 EDA 的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、 航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有 EDA 的 应用。由于在电子系统设计领域中的明显优势，基于大规模可编程器 件解决方案的 EDA 技术及其应用在近
4、年中有了巨大的发展，将电子 设计技术再次推向又一崭新的历史阶段。这些新的发展大致包括这样 6 个方面：新器件；新工具软件；嵌入式系统设计；DSP 系统设计；计算机处理器设计；与 ASIC 市场的竞争技术。以下 将分别予以说明。 1、新器件 由于市场产品的需求和市场竞争的促进，成熟的 EDA 工具所能 支持的，同时标志着最新 EDA 工具所能支持的，同时标志着最新 EDA 技术发展成果的新器件不断涌现，其特点主要表现为： 大规模。 低功耗 模拟可编程。 含多种专用端口和附加功能模块的 FPGA。 2、新工具软件 为了适应更大规模 FPGA 的开发，包括片上系统的 DSP 的开发， 除了第三方 E
5、DA 公司不断更新的通用 EDA 工具外，主要 PLD 供应商 也相继推出，并适时升级其 EDA 开发工具。 3、在 FPGA 中植入 嵌入式系统处理器,3,学 海 无 涯 目前最为常用的嵌入式系统大多采用了含有 ARM 的 32 位知 识产权处理器核的器件。但是，这种将 IP 硬核植入 FPGA 的解决方案 存在 5 种不够完美之处。但是如果利用软核嵌入式系统处理器就能有 效地解决那五种不利因素。它们分别是 Altera 的 Nios 核与 Xilinx 的 Micro Blaze。特别是前者。在开发工具的完备性方面、对常用的嵌入 式操作系统支持方面，Nios 都优于 Micro Blaze
6、。就成本而言，由于 Nios 是由 Altera 直接推出而非第三方产品，故用户通常无需支付知识 产权费用，Nios 的使用费仅仅是其占用的FPGA 的逻辑资源费。因此， 选用的 FPGA 越便宜，则 Nios 的使用费就越便宜。 4、基于 FPGA 的 DSP 系统设计 在这去很长一段时间内，DSP 处理器（如 T1 的 TMS320 系列）是 DSP 应用系统核心器件的唯一选择。尽管 DSP 处理器具有通过软件设 计能适用于不同功能实现的灵活性，但面对当今迅速变化的 DSP 应用 市场，特别是面对现代能信技术的发展，早已显得力不从心了。 现代大容量、高速度的 FPGA 的出现，克服了上述方
7、案的诸多不 足。在这些 FPGA 中，一般都内嵌有可配置的高速 RAM、PLL、LVDS、 LVTTL 以及硬件乘法累加器等 DSP 模块。用 FPGA 来实现数字信号处 理可以很好地解决并行性和速度问题，而且其灵活的可配置特性，使 得 FPGA 构成的 DSP 系统非常易于修改、易于测试及硬件升级。 5、计算机处理器设计 EDA 技术与 FPGA 在通信领域中的成功已是众所周知的事实了， 而对于一般的处理器的实现也已司空见惯。如利用硬件描述语言设计,4,学 海 无 涯 嵌入式系统处理器、各类 CPU 或单片机等，并以软核的形式在 FPGA 中实现。但利用 FPGA 实现高性能的处理器，乃至超
8、级计算机处理器 的功能，不能不说是一项崭新的尝试。目前，尽管基于 EDA 技术的 计算机处理器的 FPGA 实现尚未进入全面的商业化开发阶段，但其研 究和应用的成果却不得不令人深感 FPGA 在这一领域中的巨大潜力和 广阔的市场。 6、与 ASIC 市场的竞争技术 尽管 EDA 技术开发对象是 ASIC 和 FPGA，但它们在应用领域中的 优势和劣势的对比历来十分鲜明。然而在近年来，随着 EDA 开发工 具功能的不断加强，FPGA 器件性能的提高，这种对比在许多方面正 在趋于模糊。一方面，相对于 ASIC 应用市场，具有竞争力的 FPGA 器 件的出现，使 FPGA 原来在单片成本、逻辑规模和
9、工作速度等方面相 对于 ASIC 的劣势越来越小，而其巨大的灵活性、现场可配置性（相 当于现场硬件升级或硬件重构）、良好的设计效率和成功率，使得 FPGA 成为 ASIC 市场竞争者的地位不断强化。Altera 推出的 Cyclone 系列 FPGA 和 Xilinx 推出的 Spartan-3 系列 FPGA 都称为此类大规模可 编程器件的代表。当然这只是一种间接的竞争与替代。 另一方面， 通过强化 EDA 工具的设计能力，在保持 FPGA 开发优势的前提下，引 入 ASIC 的开发流程，从而对 ASIC 市场形成直接竞争。这就是 Altera 推出的 HardCopy 技术。 由于 EDA 技术是面向解决电子系统最基本最低层硬件实现问题 的技术，因此就其发展趋势的横向看，势必涉及越来越广阔的电子技,5,学 海 无 涯 术及电子设计技术领域。其中包括电子工程、电子信息、通信、航天 航空、工业自动化、家电、生物工程等等。而且随着大规模集成电路 技术的发展和 EDA 工具软件功能的不断加强，所涉及的领域还将不 断扩大；而从纵向看，EDA 技术实现的硬件形式和涉及的理论模型必 将走向一个统一的结合体，即单片系统 SOC 或 SOPC。,
