EDA工程的设计流程.DOC

第1章 EDA 概 述 集成电路技术和计算机技术的发展使得数字系统的设计理论、设计方法和设计手段发生了很大的变化。尤其是进入21世纪以来，电子设计自动化(Electronic Design Automation，EDA)和电子系统设计自动化(Electronic System Design Automation，ESDA)已成为现代电子系统设计和制造的主要技术手段。 本章重点介绍EDA工具在现代数字系统设计中的角色、设计流程和学习方法。通过介绍EDA工具的发展历程，向读者阐述现代数字系统的发展方向和设计理念。通过描述EDA工具的设计流程，使读者可以了解利用EDA工具进行设计输入、综合优化、布局布线和下载仿真等操作的概念和方法。通过总结的学习重点和学习方法，力求使读者更快地掌握现代数字系统设计的EDA技术。 本章重点： EDA技术发展和应用 EDA工程设计流程 EDA集成开发工具 1.1 EDA工程简介 EDA工程是现代电子信息工程领域中一门发展迅速的新技术。它是以计算机为工作平台，以EDA软件工具为开发环境，以硬件描述语言为主要表达方式，以大规模可编程器件为设计载体，以ASIC、SOC、FPGA芯片为目标器件，以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化设计过程。作者认为EDA的定义有广义和狭义之分，广义定义EDA包括半导体工艺设计自动化、可编程器件设计自动化、电子系统设计自动化、印制电路板设计自动化、仿真与测试故障诊断自动化等。狭义定义的EDA就是电子设计自动化，即通过相关的开发软件，自动完成用软件方式设计的电子系统到硬件系统的逻辑编译、化简、分割、综合、优化，以及布局布线、逻辑仿真等工作，最终完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载，从而形成集成电子系统，不包含电子生产自动化。 EDA工程在电子系统设计中得到广泛应用，主要是因为它具有以下几个特点。 用软件的方式设计硬件； 用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由相关软件自动完成的； 在设计过程中可以用软件进行各种仿真验证； 现代EDA工具具有高层综合和优化功能，能够在系统级进行综合、优化和仿真，从而缩短设计周期，提高工作效率； 系统可以现场编程，在线升级； 整个系统易集成、体积小、功耗低且可靠性高； 带有嵌入IP核的ASIC设计，提供软硬件协同设计； 提供开放和标准化的操作环境，容易实现资源共享和设计移植； 支持并行设计，适合团队协作、分工设计。 本书主要讲解VHDL在FPGA中的使用原则和设计方法。对于可编程器件来说，EDA技术主要有四个方面。 可编程逻辑器件，即应用EDA技术完成电子系统设计的载体。 硬件描述语言(VHDL 或者 Verilog)。它用来描述系统的结构和功能，是EDA的主要表达手段。 配套的软件工具。它用来完成电子系统的智能化设计。 实验开发系统。在整个EDA设计电子系统的过程中，实验开发系统是实现可编程器件下载和验证的工具，因而尤为重要。 综上所述，采用EDA工程技术进行电子系统的设计，不仅可以大大缩短设计周期、降低成本，还可以提高设计质量，实现资源共享。所以，EDA技术是现代电子系统设计发展的必然趋势。 1.2 EDA技术的发展历程和未来展望 伴随着计算机、集成电路以及电子系统设计的发展，EDA技术已经成为现代电子设计的核心。它的发展融合了应用电子技术、智能技术、计算机图形学、拓扑学以及计算机数学等多学科必威体育精装版的成果，是现代电子设计的主要技术手段。因而，无论是电子系统设计还是集成电路芯片设计，如果没有EDA技术的支持都将难以完成。 现代EDA技术是20世纪90年代初从计算机辅助设计、辅助制造和辅助测试等工程概念发展而来的。它主要经历了计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)、计算机辅助工程设计(Computer Aided Engineering Design，CAED)和电子设计自动化(Electronic System Design Automation，EDA)三个阶段。 1.2.1 计算机辅助设计阶段 早期的电子系统设计是采用分立元件，随着MOS晶体管技术的发展，集成电路的应用越来越广泛，硬件系统设计进入了初级阶段。该阶段的硬件系统大量选用中小规模的集成电路，通过将这些器件焊接到电路板上做成初级的电子系统。 由于工程师对图形符号的使用受限，传统的人工布线难以满足高度复杂的产品要求且效率低下。此时，人们开始将这些繁杂的工作用二维图形编辑与分析工具完成，比较有代表性的是ACCEL公司的Tango布线软件和用于电路模拟的SPICE软件。由于20世纪70年代计算机性能的限制，EDA技术所能完成的设计工作非常有限且性能较差。此时的工程师主要借助计算机完成PCB板的布局布线、电路性能模拟、逻辑仿真和预测。 1.2