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EDA 技术
20 世纪 90 年代 ,国际上电子和计算 机技术较先进的国家 ,一直在积极
探索新的电子 电路设计方法,并在设计方法、 工具等方面进行了彻底的变
革,取得了巨 大成功。在电子技术设计领域, 可编程逻辑器件(如 CPLD、
FPGA)的应用 ,已得到广泛的普及,这些器件 为数字系统 的设计带来了极
大的灵活性。 这些器件可以通过软件编程而对 其硬件结构和工作方式进行
重构,从而使 得硬件的设计可以如同软件设计 那样方便快捷。这一切极大
地改变了传统 的数字系统设计 方法、设计过程 和设计观念,促进了 EDA 技
术的迅速发展 。
EDA 技术就是以计 算机为工具, 设计 者在 EDA 软件平台上 ,用硬件描述
语言 VHDL 完成设计文件, 然后由 计算机自动地完成逻辑编译、 化简、分割 、
综合、优化、 布局、布线和仿真,直至对于特 定目标芯片的适配编译、逻
辑映射和编程 下载等工作。 EDA 技术的出 现,极大地提高了 电路设计的效率
和可操作性, 减轻了设计者的劳动强度。
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 版图的整个过程的计算机上自 动处理完成。
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。目
前 EDA 技术已 在各大公司、企事业单位和科研 教学部门广泛使用。例如在
飞机制造过程 中,从设计、性能测试及特性分 析直到飞行模拟,都可能涉
及到 EDA 技术 。
EDA 技术是指以计 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 版图的整个过程的计算机上自 动处理完成。
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。目
前 EDA 技术已 在各大公司、企事业单位和科研 教学部门广泛使用。例如在
飞机制造过程 中,从设计、性能测试及特性分 析直到飞行模拟,都可能涉
及到 EDA 技术 。本文所指的 EDA 技术 ,主要针对电子电路设 计、PCB 设计和
IC 设计 。
EDA 设计可分为系 统级、电路级和物理实现级。
(1) 前端设计 (系统建模 RTL 级描述 )后端设计 (FPGAASIC)系 统建模
(2) IP 复用
(4) 系统描述:建立系 统的数学模型。
(5) 功能描述:描述系 统的行为或各子模块之间的数据 流图。
(6) 逻辑设计:将系统 功能结构化,通常以文本、原理 图、逻辑图、
布尔表达式 来 表示设计结果。
(7) 仿真:包括功能仿 真和时序仿真,主要验证系统功 能的正确性及
时序特性。
三、 EDA 工具软件
编辑本段
EDA 工具软件可大 致可分为芯片设计辅助软件、 可编程 芯片辅助设计软
件、系统设计 辅助软件等三类。
目前进入 我国并具有广泛影响的 EDA 软件 是系统设计软件辅助类和可
编程芯片辅助 设计软件:Protel、Altium Designer、PSPICE、multiSIM10( 原
EWB 的最新版本 )、OrCAD、PCAD、LSIIogic、 MicroSim、ISE、 modelsim、
Matlab 等等。这些工具都有较强的功 能,一般可用于几个方面,例 如很多
软件都可以进 行电路设计与仿真 ,同进还可以 进行 PCB 自动布局布线,可
输出多种网表 文件与 第三方软件 接口。
下面按主 要功能或主要应用场合 ,分为电路设计与仿真工具 、PCB 设计
软件、 IC 设计软件、 PLD 设计工具及其 它 EDA 软件,进行简单介绍。
3.1 电子电 路设计与仿真工 具
我们大家 可能都用过试验板或者其他的东 西制作过一些电子制做来进
行实践。但是 有的时候,我们会发现做出来的 东西有很多的问题,事先并
没有想到,这 样一来就浪费了我们的很多时间 和物资。而且增加了产品的
开发周期和延 续了产品的上市时间从而使产品 失去市场竞争优势。有没有
能够不动用电 烙铁试验板就能知道结果的方法 呢?结论是有,这就是电路
设计与仿真技 术。
说到电子 电路设计与仿真工具这项技术, 就不能不提到 美国,不能不
提到他们的飞 机设计为什么有很高的效率。以 前我国定型一个中型飞机的
设计,从草案 到详细设计到风洞试验再到最后 出图到实际投产,整个周期
大概要 10 年。而美国是 1 年。为什么会有这样大的差距呢 ?因为美国在设
计时大部分采 用的是 虚拟仿真技术 ,把多年积 累的各项风洞实验参数都输
入电脑,然后 通过电脑编程编写出一个 虚拟环 境的软件,并且使它能够自
动套用相关公 式和调用长期积累后输入电脑的 相关经验参数。这样一来,
只要把飞机的 外形计数据放入这个虚拟的风洞 软件中进行试验,哪里不合
理有问题就改 动那里,直至最佳效果,效率自 然高了,最后只要再在实际
环境中测试几 次找找不足就可以定型了,从他 们的波音 747 到 F16 都是采
用的这种方法 。空气动力学方面的数据由 资深专家提供,软件开发 商是 IBM,
飞行器设计工 程师只需利用 仿真软件 在计算机 平台上进行各种仿真调试工
作即可。同样 ,他们其他的很多东西都是采用 了这样类似的方法,从大到
小,从复杂到 简单,甚至包括设计家具和作曲 ,只是具体软件内容不同。
其实,他们发 明第一代计算机 时就是这个目的 (当初是为了高效率设计大
炮和相关炮弹 以及其他计算量大的设计)。
电子电路 设计与仿真工具包括 SPICE/PSPICE ;multiSIM7 ;Matlab;
SystemView ; MMICAD LiveWire 、Edison、Tina Pro Bright Spark 等。下
面简单介绍前 三个软件。
① SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) :
是由美国加州 大学推出的电路分析仿真软件, 是 20 世 纪 80 年代世界上应
用最广的电路 设计软件, 1998 年被定 为美国国家标准。 1984 年,美国
MicroSim 公司推出了基于 SPICE 的微 机版 PSPICE(Personal-SPICE )。现
在用得较多的 是 PSPICE6.2 ,可以说在同 类产品中, 它是功 能最为强大的模
拟和数字电路 混合仿真 EDA 软件 ,在国内普遍使用 。最新推出了 PSPICE9.1
版本。它可以 进行各种各样的电路仿真、激励 建立、温度与噪声分析、模
拟控制、波形 输出、数据输出、并在同一窗口 内同时显示模拟与数字的仿
真结果。无论对哪种器件哪 些电路进行仿真,都可以得到精确的仿真结果 ,
并可以自行建 立元器件及元器件库。
Technologies Ltd 在 20 世纪末推出的电路仿真软件 。其最新版本为
multiSIM7 ,目前普遍 使用的是 multiSIM2001 ,相对于其它 EDA 软 件,它具
有更加形象直 观的人机交互界面,特别是其仪 器仪表库中的各仪器仪表与
操作真实实验 中的实际仪器仪表完全没有两样 ,但它对模数电路的混合仿
真功能却毫不 逊色,几乎能够 100%地 仿真出真实电路的结果,并且 它在仪
器仪表库中还 提供了万用表、信号发生器、 瓦特表、双踪示波器(对于
multiSIM7 还具有四踪 示波器)、 波特仪(相当实际中的 扫频仪)、字信号
发生器、逻辑 分析仪、逻辑转换仪、失真度分 析仪、频谱分析仪、 网络分
析仪和电压表 及电流表等仪器仪表。还提供了 我们日常常见的各种建模精
确的元器件,比如 电阻、电容、电感、三极管、二极管、继电器、可控硅
数码管等等。 模拟集成电路 方面有各种运算放 大器、其他常用集成电路。
数字电路方面 有 74 系列集成 电路、4000 系列集成电路、 等 等还支持自制元
器件 。MultiSIM7 还具有 I-V 分析仪(相当于真实环境中的 晶体管特性图示
、
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