电子技术（第二版）电子教案-第11章 电子设计自动化.ppt

11.1 电子设计自动化概述 11.2 简单可编程逻辑器件 11.3 高密度可编程逻辑器件 11.4 PLD开发工具Max+plusⅡ 11.1 电子设计自动化概述 11.1.1 EDA技术发展概况 * * 主编 李中发 制作 李中发 2005年1月 电子技术 第11章 电子设计自动化 学习要点 了解EDA技术的发展概况 了解简单可编程逻辑器件的构造和工作原理 掌握用PROM和PLA实现组合逻辑函数的方法 了解高密度可编程逻辑器件的构造及应用 第11章 电子设计自动化 EDA技术：是指以计算机硬件和系统软件为基本工作平台，利用PLD器件和EDA开发工具，在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印刷电路板（简称PCB）的自动设计。 集成电路技术方面：1958年出现了第一块数字集成电路。20世纪60年代初出现了小规模集成电路和中规模集成电路。1967年，数字集成电路跨入大规模集成电路时代，在一块芯片上集成1000个以上的晶体管。1977年出现了在一块芯片上集成13万个晶体管的集成电路，从而使数字集成电路进入了超大规模集成电路时代。1998年，数字集成电路达到了在一块芯片上集成超过一亿个晶体管或基本单元的规模。 从20世纪70年代起，在集成电路版图设计方面，出现了基于门阵列和标准单元的计算机辅助设计工具；在系统设计方面，出现了计算机辅助电路分析工具和逻辑综合与优化工具，以及简单可编程逻辑器件。20世纪80年代出现了PCB自动布局布线工具，标准的硬件描述语言HDL及其仿真工具，以及复杂可编程逻辑器件。20世纪90年代出现了可编程模拟电路，以及标准HDL的综合工具，电子设计才真正进入了自动化时期。进入21世纪，又出现了可编程片上系统。 11.1.2 EDA技术的特征 现代EDA技术的基本特征是采用高级语言描述，具有系统级仿真和综合能力。与这些基本特征有关的技术有自顶向下设计方法、硬件描述语言（HDL）、逻辑综合优化、开放性和标准化以及库的引入。 11.1.3 电子系统的仿真、综合与实现 电子系统的仿真是用计算机模仿电子系统的实际工作情况。因此，仿真时要在计算机上建立电子元件和模块的功能模型，还要将系统（电路）的构成描述给计算机。此外，设计工程师还要为被仿真的电路设计适当的输入信号，在计算机模拟结果出来后要对其进行分析，从而判定电路正确与否。根据设计验证的不同层次和要求，仿真分为系统仿真、逻辑仿真、时序仿真、电路仿真等。 电子系统的综合是将较高层次的描述转换为由低层次便于实现的模块所装配成的统一实体。综合分高层综合、逻辑综合和版图综合。高层综合是从系统级（算法级）的行为（功能）描述产生功能级的结构描述。逻辑综合是将功能级描述转化为逻辑（门）级的描述。版图综合是在逻辑综合完成后，由门级和电路级向物理版图描述的转换，完成最终的布局布线。 电子系统的实现方式通常有通用集成电路、可编程器件和定制集成电路3种方式。 11.2 简单可编程逻辑器件 11.2.1 PLD的结构、分类和内部电路表示方法 PLD的基本结构 PLD内部电路的简化画法 SPLD的分类 11.2.2 PROM及其应用 PROM的阵列结构 例 用PROM实现下列一组函数 用PROM实现组合逻辑函数的方法与ROM相同，即首先列出要实现的逻辑函数的真值表，然后再根据真值表画出用PROM实现这些逻辑函数的阵列图。 真值表 阵列图 11.2.3 PLA及其应用 PLA的阵列结构 用PLA实现逻辑函数的基本原理是基于函数的最简与或表达式，故首先需要将逻辑函数化为最简与或表达式，然后根据最简与或表达式画出PLA的阵列图。 例 用PLA实现下列一组函数 化简 阵列图 11.2.4 PAL及其应用 PAL的阵列结构 专用输出结构 可编程I/O结构 带反馈的寄存器结构 异或型输出结构 例 如图所示为用PAL实现的一组组合逻辑函数，试写出该组逻辑函数的表达式。 解 根据如图所示PAL与阵列的编程情况可知，函数Y3是由4个与项相加组成的，这4个与项分别为ABC、BCD、ACD和ABD，所以函数Y3的表达式为： 同理，函数Y2是由3个与项、和相加组成的，函数Y1是由2个与项和相加组成的，函数Y0是由个与项AB和相加组成的，所以： 11.2.5 GAL GAL器件在制造工艺上采用了EECMOS工艺，可以反复编程，且集成度比PAL有了较大的提高，其与阵列的规模大大超过了PAL，每个或门的输入端数增加到8～10个，可实现较为复杂的逻辑函数。在结构上，GAL不但直接继承了PAL器件的由一个可编程与阵列驱动一个固定或阵列的结构，而且还具有可编程的输出逻辑宏单元（简称OLMC）。通过对OLMC编程，可实现多种形式的输出，使用