第十章 数字系统的EDA设计 数字电子技术知识专业课件.ppt

第十章 数字系统的EDA设计 10. 1 概述 10. 2 现代数字系统的设计方法 10. 3 EDA技术 10. 4 EDA原理图输入设计方法 10. 5 VHDL文本输入设计方法;10.1 概述 人类已进入数字时代。在计算机、移动通 讯、VCD、HDTV、军用雷达、医用CT仪器等设备 中，数字技术与数字电路构成的数字系统已经成 为这些现代电子系统的重要部分。 20世纪9年代以后，EDA(电子设计自动化) 技术的发展和普及给数字系统的设计带来了革命 性的变化。在器件方面，可编程逻辑器件的飞速 发展。利用EDA工具，采用可编程逻辑器件，正 在成为数字系统设计的主流。; 采用可编程逻辑器件芯片和EDA软件，在实 验室里就可以完成数字系统的设计和生产。可以 实现无芯片EDA公司，专门从事IP模块生产，也 可以实现无生产线集成电路设计公司的运作。可 以说，当今的数字系统设计已经离不开可编程逻 辑器件和EDA设计工具。;10.2 现代数字系统的设计方法 传统的数字系统设计采用 “Bottom-up”(自 底向上)设计方法，设计步骤如图10.2.1所示。 现代数字系统的设计采用“Top-down”(自 顶向下)设计方法，设计步骤如图10.2.2所示。; ;10.3 EDA技术 10.3.1 EDA技术的内涵 EDA (Electronics Design Automation) 即电子设计自动化。 EDA技术以计算机硬件和系统软件为基本 工作平台，采用EDA通用支撑软件和应用软件 包，在计算机上帮助电子设计工程师完成电路的 功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至 PCB(印刷电路板)的自动设计等。; 在EDA软件的支持下，设计者完成对系统 功能的描述，由计算机软件进行处理得到设计结 果。利用EDA设计工具，设计者可以预知设计 结果，减少设计的盲目性，极大地提高设计的效 率。 EDA技术的内涵如图10.3.1所示。; 图10.3.1 EDA技术的内涵;10.3.2 EDA技术的基本特征 采用高级语言描述，具有系统级仿真和综 合能力是EDA技术的基本特征。与这些基本特 征有关的几个概念如下。; 1. 并行工程和“自顶向下”设计方法 并行工程是一种系统化的、集成化的、并 行的产品及相关过程的开发模式(相关过程主要 指制造和维护)。这一模式使开发者从一开???就 要考虑到产品生存周期的质量、成本、开发时间 及用户的需求等等诸多方面因素。 “自顶向下”(Top-down)的设计方法从系统 级设计入手，在顶层进行功能方框图的划分和结 构设计；在方框图一级进行仿真、纠错，并用硬 件描述语言对高层次的系统行为进行描述；在功;能一级进行验证，然后用逻辑综合优化工具生成 具体的门级逻辑电路的网表，其对应的物理实现 级可以是印刷电路板或专用集成电路。; 2. 硬件描述语言(HDL) 用硬件描述语言进行电路与系统的设计是 当前EDA技术的一个重要特征。 硬件描述语言突出优点是： 语言的公开可 利用性；设计与工艺的无关性；宽范围的描述能 力；便于组织大规模系统的设计；便于设计的复 用和继承等。 目前最常用的IEEE标准硬件描述语言有 VHDL和Verilog-HDL。; 3. 逻辑综合与优化 逻辑综合功能将高层次的系统行为设计自 动翻译成门级逻辑的电路描述，做到了设计与工 艺的独立。优化则是对于上述综合生成的电路网 表，根据布尔方程功能等效的原则，用更小、更 快的综合结果替代一些复杂的逻辑电路单元，根 据指定的目标库映射成新的网表。; 4. 开放性和标准化 EDA系统的框架是一种软件平台结构，它 为不同的EDA工具提供操作环境。框架提供与 硬件平台无关的图形用户界面以及工具之间的通 信、设计数据和设计流程的管理，以及各种与数 据库相关的服务项目等。 一个建立了符合标准的开放式框架结构ED A系统，可以接纳其他厂商的EDA工具一起进行 设计工作。框架作为一套使用和配置EDA软件包 的规范，可以实现各种EDA工具间的优化组合， 将各各种EDA工具集成在一个统一管理的环境之;下，实现资源共享。 EDA框架标准化和硬件描述语言等设计数 据格式的标准化，可集成不同设计风格和应用的 要求，从而导致在同一个工作站上的各具特色的 EDA工具。集成的EDA系统不仅能够实现高层 次的自动逻辑综合、版图综合和测试码生成，而 且可以使各个仿真器对同一个设计进行协同仿真, 进一步提高了EDA系统的工作效率和设计的正确 性。; 5. 库(Library) 库是支持EDA工具完成各种自动设计过程 的关键。EDA设计公司与半导体生