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1、第1章 电子设计自动化概述,学习目标: 了解EDA技术发展历程； 熟悉EDA系统构成； 了解常用的EDA工具。,第1章 电子设计自动化综述,1.1 引言 1.2 EDA技术发展历程 1.3 EDA系统构成 1.4 常用EDA工具 本章小结 本章习题,返回主目录,11 引言,电子设计自动化(EDA)是计算机在工程技术上的一项重要应用。 EDA是在电子电路CAD技术的基础上发 展起来的计算机软件系统，它是计算机技术、信息技术和CAM（计算机辅助制造）、CAT（计算机辅助测试）等技术发展的综合产物。,111 EDA是电子产品高速 发展的必然结果,工程技术人员迅速掌握电子电路EDA应用技术是提高我国电
2、子产品及工程设计质量，使之具有国际先进水平的一项重要手段。 因为采用计算机设计系统能减轻劳动强度、降低成本，而且因为电子产品越来越小，功能越来越复杂，而产品的市场寿命却越来越短，不采用计算机设计系统不仅不能满足对设计的精度和质量的要求，更不能适应不断变化着的市场需要。,112 采用EDA技术的优越性,现代电子产品的功能设计、逻辑设计和电路设计，以及在芯片或电路基板上实现复杂功能的物理结构设计均是高超、复杂的技术，正是由于有了现代EDA工具，才使得电子工程师能从容地完成高难度的设计任务，不断推出更优质、更价廉的新产品。 完成电子产品设计的任务，最终是要给出一些文件：一、供产品内嵌处理器使用的程序
3、代码； 二、供 ASIC制造的版图文件或供 FPGA、CPLD的熔 丝图文件； 三、供 PCB制造的版图文件； 四、元器件采购清单； 五、可能的测试方案。另外还可以包括产品维护、使用等 等资料。,113 自顶向下的设计方法,利用电子EDA工具进行产品设计，就可以采用自顶向下的设计方式，设计师直接在系统一级分析系统特性。软件工具和技术进步保证了仿真结果是真实可信的。 自顶向下的设计方式易于描述，设计师可集中注意力在系统功能上，利于产品技术性能的提高，这种方式在数字系统中应用最成功。,114设计过程实例,例:设计一个脉冲拨号电话机为，简单说明电子EDA设 计 的过程。该电话机由拨号电路、语音电路、
4、响铃电路等 组成。 拨号电路设计师根据系统总设计师的要求，设计拨号控制电路，采用数字电路进行设计。设计中首先设计电路，之后再进行逻辑仿真。,语音电路设计师根据给定参数设计模拟电路，对于电路的性能，可进行模拟仿真分析。通常是对所设计的电路进行各种激励，观察电路的响应，据此判断电路性能。也可以对批量生产情况进行仿真，进行灵敏度分析，最坏情况分析等等。直至性能达到指标要求为止。 响铃电路也是模拟电路，设计过程与语音电路设计相同 。 电路设计完成以后，进行PCB板设计。 生产车间根据电路设计文档和PCB板设计文档提供的数据采购元器件，制订装配工艺 。 所有准备工作都就绪后就可按工艺要求装配电话机了。,
5、12 EDA技术发展历程,早在20世纪60-70年代，人们就开始用计算机设计硬件电路，并在电子板设计中诞生了计算机辅助设计（Computer Aided Design），即电子CAD概念。,121 电子CAD,采用电子CAD技术有如下优点,（1）可以提高设计精度和质量，没有CAD根本不可能设 计出高精度工业电路板； （2）大大缩短设计时间，只有抢在竞争对手之前推出产品 才能占领市场； （3）设计的修改和完善非常容易，适合产品更新换代快的市场要求； （4）设计数据可直接供电路板生产、安装、测试、质量控制和生产管理使用； （5）可以利用设计资源对产品进行逻辑模拟和电路分析，并对产品进行性能分析；
6、（6）减轻劳动强度，有利于生产自动化，降低产品成本。,122 EDA技术的发展,在CAD阶段是计算机辅助人完成任务，而应用EDA技术则是在人的指导下，由计算机完成设计任务。 首先，EDA的自动化、智能化程度更高，功能更丰富完善，且界面友好。 其次，EDA技术的开放性和数据交换性好 。再次，EDA技术更实用。 因而，比传统的电路设计方法优越得多。,具体体现在下述几方面,（l）设计效率高，使设计周期大大缩短； （2）设计质量和产品合格率大大提高； （3）可节约原材料和仪器仪表等，从而降低了成本： （4）可模拟各种极限情况，如超低频、超大功率、超高温、超低温等； （5）代替人的重复性劳动，节约人力资
7、源。,13 EDA系统构成,EDA系统的构成或EDA系统的结构是与电子系统EDA集成开发环境紧密相关的，开发环境不同结构就不一样，一般把这种不同的开发环境，称为EDA系统的构成或结构。,1.3.1 板级电子系统EDA集成开发环境,典型的板级电子系统EDA集成开发环境通常是由板级电子系统的硬件系统集成设计环境( 即PCB集成设计环境 )和软件系统集成设计环境两个部分构成的。 因此一个完整的板级电子系统集成开发环境，除了用于硬件系统开发的EDA集成设计环境外，还应当包括软件实时仿真开发调试环境。,1.3.2 芯片级电子系统EDA集成开发环境,芯片级电子系统EDA集成开发环境可分为专用集成电路(AS
8、IC)集成设计环境和片上系统(SoC)集成设计环境。 ASIC是一种具有某种特定功能的大规模集成电路芯片，如VGA图像处理芯片、PCI接口芯片、视频放大芯片等；而SoC是一种集成了微处理器、存储器、外围电路和软件系统程序的自成系统的超大规模集成电路芯片。,1. ASIC集成设计环境,典型的ASIC集成设计环境可以生成五种不同类型的产品： 经过功能验证后的软IP核； 经逻辑综合验证后的固IP核， 可编程的专用集成电路(ASIC)器件； 由ASIC版图生成的硬IP核； 由代工厂生产的ASIC芯片。,2 SoC集成设计环境,典型的SoC集成设计环境 可以 生成五种不同类型的产品 经过功能验证后的软I
9、P核； 经逻辑综合验证后的固IP核， 可编程的片上系统(SoPC)器件； 由SoC版图生成的硬IP核； 由代工厂生产的SoC芯片。,1.3.3 综合型电子系统EDA集成开发环境,典型的综合型电子系统EDA集成开发环境综合集成了芯片级和板级电子系统设计的EDA工具，可以完成如下三个方面的工作：印刷电路板(PCB)设计、专用集成电路(ASIC)芯片设计和片上系统(SoC)芯片设计。,1.3.4 电子系统EDA集成开发环境比较分析,无论是板级电子系统EDA集成开发环境，还是芯片级电子系统EDA集成开发环境，都不能全面地反映现代电子系统设计的实际现状。 存在这一实际问题的主要原因有如下两个方面： 在板
10、级电子系统设计中需要采用一些用户自行设 计的专用芯片，特别是可编程专用芯片。因此，在板级电子系统集成开发环境中需要融入芯片级电子系统设计的EDA工具。, 在芯片级电子系统设计中，需要把不能集成在芯片内的功能用另一个或多个芯片或器件来实现，而把多个芯片组合成一个电子系统就需要通过PCB，这就需要在芯片级电子系统集成环境中嵌入板级电子系统设计的EDA工具。 正是基于上述原因，在综合型电子系统集成环境中，通常需要在板级电子系统EDA集成开发环境中融入芯片级电子系统设计的EDA工具，称之为“综合型或混合型电子系统EDA集成开发环境”。,重要概念EDA系统的框架结构。,EDA系统框架结构是一套创建电子系
11、统集成设计环境和使用EDA工具软件的规范，能将来自不同EDA厂商的EDA工具软件进行优化组合，集成在一个易于管理的统一环境之下，支持任务之间、项目之间、设计工程师之间的信息传输和工程数据共享。这是并行设计工作和自顶向下设计方法的基础，也是构建电子系统集成设计环境或集成设计平台的基本规范。,14 常用EDA工具的功能简介,Altera公司的MAX+plus是一个高度集成的可编程逻辑器件开发系统，是目前较为流行的EDA软件之一。,1.4.1 MAX+plus,其主要功能有： MAX+PLUS II的编译核心支持Altera的FLEX 10K、FLEX8K、MAX9000、MAX7000、FLASH
12、logIC、MAX5000、Classic系列可编程逻辑器件； MAX+PLUS II的设计输入、处理与校验功能一起提供了全集成化的一套可编程逻辑开发工具，可加快动态调试，缩短开发周期； MAX+PLUS II支持各种HDL设计输入，包括VHDL、Verilog和Altera的AHDL； MAX+PLUS II可与其他工业标准设计输入、综合与校验工具链接。,142 VHDL,VHDL诞生于1982年。1987年底，VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言 。 VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式和描述风格与句法类
13、似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体 。 分成外部和内部即它涉及实体的内部功能和算法完成在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完后，其他的设计就可以直接调用这个实体。,143 EWB应用软件,EWB软件是交互图像技术有限公司在20世纪90年代初推出的EDA软件，相对其它EDA软件而言，它是个较小巧的软件，只有16M，功能也比较单一，就是进行模拟电路和数字电路的混合仿真。但它的仿真功能十分强大，利用它可以直接从屏幕上看到各种电路的输出波形。,144 PROTEL 99电路设计仿真软件,Portal 99 SE是Protel公司开发的功能强大的电路辅助设计工具 它不仅在绘制原理图、PCB版布局布线等方面功能更加完备，为用户提供了功能强大、使用方便的电路仿真器，可以对当前所画的电路原理图进行即时仿真，因此在电路的整个设计周期都可以仿真查看和分析其性能指标，以便及时发现设计中存在的问题并加以改正，从而更好地完成电路设计。,本章小结,本章简要地讨论了EDA的概念及其发展历程，EDA的构成和开发环境，并用一个设计实例说明了采用EDA技术的开发一个电子产品的过程，最后对常用EDA工具软件从使用功能角度作了简略介绍。,本章习题,1-1 简述EDA技术的发展历程，并简要说明EDA技术的核心内容是什么？ 1-2 简述EDA设计的开发流程。,
