由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展,使得基于EDA技術(shù)的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法得以廣泛應(yīng)用。EDA技術(shù)已成為現(xiàn)代系統(tǒng)設(shè)計(jì)和電子產(chǎn)品研發(fā)的有效工具,成為電子工程師應(yīng)具備的基本能力。本文首先介紹了EDA技術(shù)主要特征及精髓,其次介紹了EDA技術(shù)的因公及發(fā)展趨勢,最后闡述了如何高效的學(xué)習(xí)EDA技術(shù)。
eda技術(shù)簡介
EDA技術(shù)是以大規(guī)模可編程邏輯器件為設(shè)計(jì)載體,以硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達(dá)方式,以計(jì)算機(jī)、大規(guī)模可編程邏輯器件的開發(fā)軟件及實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具,通過有關(guān)的開發(fā)軟件,自動(dòng)完成用軟件的方式設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的一門新技術(shù)。可以實(shí)現(xiàn)邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化,邏輯布局布線、邏輯仿真。完成對于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作,最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)S眉尚酒?。EDA技術(shù)是伴隨著計(jì)算機(jī)、集成電路、電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)發(fā)展起來的,至今已有30多年的歷程。
EDA大致可以分為三個(gè)發(fā)展階段。20世紀(jì)70年代的CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))階段:這一階段的主要特征是利用計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行電路原理圖編輯,PCB布同布線,使得設(shè)計(jì)師從傳統(tǒng)高度重復(fù)繁雜的繪圖勞動(dòng)中解脫出來。
20世紀(jì)80年代的QtE(計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì))階段:這一階段的主要特征是以邏輯摸擬、定時(shí)分析、故障仿真、自動(dòng)布局布線為核心,重點(diǎn)解決電路設(shè)計(jì)的功能檢測等問題,使設(shè)計(jì)而能在產(chǎn)品制作之前預(yù)知產(chǎn)品的功能與性能。
20世紀(jì)90年代是EDA(電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)階段:這一階段的主要特征是以高級描述語言,系統(tǒng)級仿真和綜合技術(shù)為特點(diǎn),采用“自頂向下”的設(shè)計(jì)理念,將設(shè)計(jì)前期的許多高層次設(shè)計(jì)由EDA工具來完成。
EDA是電子技術(shù)設(shè)計(jì)自動(dòng)化,也就是能夠幫助人們設(shè)計(jì)電子電路或系統(tǒng)的軟件工具。該工具可以在電子產(chǎn)品的各個(gè)設(shè)計(jì)階段發(fā)揮作用,使設(shè)計(jì)更復(fù)雜的電路和系統(tǒng)成為可能。在原理圖設(shè)計(jì)階段,可以使用EDA中的仿真工具論證設(shè)計(jì)的正確性;在芯片設(shè)計(jì)階段,可以使用EDA中的芯片設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)制作芯片的版圖:在電路板設(shè)計(jì)階段,可以使用EDA中電路板設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)多層電路板。特別是支持硬件描述語言的EDA工具的出現(xiàn),使復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化成為可能,只要用硬件描述語言將數(shù)字系統(tǒng)的行為描述正確,就可以進(jìn)行該數(shù)字系統(tǒng)的芯片設(shè)計(jì)與制造。有專家認(rèn)為,21世紀(jì)將是EDA技術(shù)的高速發(fā)展期,EDA技術(shù)將是對21世紀(jì)產(chǎn)生重大影響的十大技術(shù)之一。
EDA技術(shù)主要特征及精髓
EDA技術(shù)主要特征
1、用軟件設(shè)計(jì)方法來設(shè)計(jì)硬件
硬件系統(tǒng)轉(zhuǎn)換是由有關(guān)開發(fā)軟件自動(dòng)完成,設(shè)計(jì)輸入可以是原理圖VHDL語言,通過軟件設(shè)計(jì)方式測試,實(shí)現(xiàn)對特定功能硬件電路設(shè)計(jì),而硬件設(shè)計(jì)修改工作也如同修改軟件程序一樣快捷方便,設(shè)計(jì)整個(gè)過程幾乎不涉及任何硬件,可操作性、產(chǎn)品互換性強(qiáng)。
2、基于芯片設(shè)計(jì)方法
EDA設(shè)計(jì)方法又稱為基于芯片設(shè)計(jì)方法,集成化程度更高,可實(shí)現(xiàn)片上系統(tǒng)集成,進(jìn)行更加復(fù)雜電路芯片化設(shè)計(jì)和專用集成電路設(shè)計(jì),使產(chǎn)品體積小、功耗低、可靠性高;可在系統(tǒng)編程或現(xiàn)場編程,使器件編程、重構(gòu)、修改簡單便利,可實(shí)現(xiàn)在線升級;可進(jìn)行各種仿真,開發(fā)周期短,設(shè)計(jì)成本低,設(shè)計(jì)靈活性高。
3、自動(dòng)化程度高
EDA技術(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)輸入文件,將電子產(chǎn)品從電路功能仿真、性能分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)到結(jié)果測試全過程在計(jì)算機(jī)上自動(dòng)處理完成,自動(dòng)生成目標(biāo)系統(tǒng),使設(shè)計(jì)人員不必學(xué)習(xí)許多深入專業(yè)知識,也可免除許多推導(dǎo)運(yùn)算即可獲得優(yōu)化設(shè)計(jì)成果,設(shè)計(jì)自動(dòng)化程度高,減輕了設(shè)計(jì)人員工作量,開發(fā)效率高。
4、自動(dòng)進(jìn)行產(chǎn)品直面設(shè)計(jì)
EDA技術(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)輸入文件(HDL或電路原理圖),自動(dòng)地進(jìn)行邏輯編譯、化簡、綜合、仿真、優(yōu)化、布局、布線、適配以及下載編程以生成目標(biāo)系統(tǒng),即將電子產(chǎn)品從電路功能仿真、性能分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)到結(jié)果測試全過程在計(jì)算機(jī)上自動(dòng)處理完成。
EDA 技術(shù)的精髓
?。?)建模:指的是用硬件描述語言描述電路的功能;
?。?)仿真:指的是驗(yàn)證所建模型的電路功能;
?。?)綜合:綜合是指把軟件模型轉(zhuǎn)化為硬件電路。
EDA技術(shù)的應(yīng)用
EDA技術(shù)近年來的發(fā)展非常迅速,在教學(xué),科研,通信、國防、航天、醫(yī)學(xué)、工業(yè)自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、儀器儀表等領(lǐng)域的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中,發(fā)揮著越來越重要的作用。
?。?)在教學(xué)方面
理工科(特別是電子信息工程)類的高校幾乎都開設(shè)了EDA課程。主要是讓學(xué)生了解EDA的基本原理和基本概念,掌握用VHDL硬件描述語言描述系統(tǒng)邏輯的方法,使用仿真軟件工具進(jìn)行電子電路課程的模擬仿真實(shí)驗(yàn)并在畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)讓學(xué)生從事簡單電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì),為今后工作打下基礎(chǔ)。
?。?)在科研方面
主要利用電路仿真工具進(jìn)行電路設(shè)計(jì)與仿真;利用虛擬儀器進(jìn)行產(chǎn)品調(diào)試;將FPGA器件的開發(fā)應(yīng)用到儀器設(shè)備中。在CDMA無線通信系統(tǒng)中,所有移動(dòng)手機(jī)和無線基站都工作在相同的頻譜,為區(qū)別不同的呼叫,每個(gè)手機(jī)有一個(gè)唯一的碼序列,CDMA基站必須能判別這些不同觀點(diǎn)的碼序列才能分辨出不同的傳呼進(jìn)程;這一判別是通過匹配濾波器的輸出顯示在輸人數(shù)據(jù)流中探測到特定的碼序列;FPGA能提供良好的濾波器設(shè)計(jì),而且能完成DSP高級數(shù)據(jù)的處理功能,因而FPGA在現(xiàn)代通信領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。
?。?)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造方面
從高性能的微處理器、數(shù)字信號處理器一直到彩電、音響和電子電路等,EDA技術(shù)不單是應(yīng)用于前期的計(jì)算機(jī)模擬仿真,產(chǎn)品調(diào)試,而且在電子設(shè)備的研制與生產(chǎn),電路板的焊接過程中也起著很重要的作用??梢哉fEDA技術(shù)已經(jīng)成為電子工業(yè)領(lǐng)域不可或缺的重要組成部分。
EDA技術(shù)的發(fā)展趨勢
從目前的EDA技術(shù)來看,其發(fā)展趨勢是政府重視、使用普及、應(yīng)用廣泛、工具多樣、軟件功能強(qiáng)大。
中國EDA市場已漸趨成熟,不過大部分設(shè)計(jì)工程師面向的是PCB制板和小型ASIC領(lǐng)域,僅有小部分(約11%)的設(shè)計(jì)人員開發(fā)復(fù)雜的片上系統(tǒng)器件。為了與***和美國的設(shè)計(jì)工程師形成更有力的競爭,中國的設(shè)計(jì)隊(duì)伍有必要引進(jìn)和學(xué)習(xí)一些最新的EDA技術(shù)。
在信息通信領(lǐng)域,要優(yōu)先發(fā)展高速寬帶信息網(wǎng)、深亞微米集成電路、新型元器件、計(jì)算機(jī)及軟件技術(shù)、第三代移動(dòng)通信技術(shù)、信息管理、信息安全技術(shù),積極開拓以數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的新一代信息產(chǎn)品,發(fā)展新興產(chǎn)業(yè),培育新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。要大力推進(jìn)制造業(yè)信息化,積極開展計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)、計(jì)算機(jī)輔助工藝(CAPP)、計(jì)算機(jī)機(jī)輔助制造(CAM)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)、制造資源計(jì)劃(MRPII)及企業(yè)資源管理(ERP)等。有條件的企業(yè)可開展“網(wǎng)絡(luò)制造”,便于合作設(shè)計(jì)、合作制造,參與國內(nèi)和國際競爭。開展“數(shù)控化”工程和“數(shù)字化”工程。自動(dòng)化儀表的技術(shù)發(fā)展趨勢的測試技術(shù)、控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)進(jìn)一步融合,形成測量、控制、通信與計(jì)算機(jī)(M3C)結(jié)構(gòu)。在ASIC和PLD設(shè)計(jì)方面,向超高速、高密度、低功耗、低電壓方面發(fā)展。
外設(shè)技術(shù)與EDA工程相結(jié)合的市場前景看好,如組合超大屏幕的相關(guān)連接,多屏幕技術(shù)也有所發(fā)展。中國自1995年以來加速開發(fā)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),先后建立了幾所設(shè)計(jì)中心,推動(dòng)系列設(shè)計(jì)活動(dòng)以應(yīng)對亞太地區(qū)其它EDA市場的競爭。 在EDA軟件開發(fā)方面,目前主要集中在美國。但各國也正在努力開發(fā)相應(yīng)的工具。日本、韓國都有ASIC設(shè)計(jì)工具,但不對外開放。中國華大集成電路設(shè)計(jì)中心,也提供IC設(shè)計(jì)軟件,但性能不是很強(qiáng)。相信在不久的將來會(huì)有更多更好的設(shè)計(jì)工具在各地開花并結(jié)果。據(jù)最新統(tǒng)計(jì)顯示,中國和印度正在成為電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展最快的兩個(gè)市場,年夏合增長率分別達(dá)到了50%和30%。
EDA技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用,那么EDA技術(shù)好學(xué)嗎?學(xué)習(xí)EDA技術(shù)要掌握哪些內(nèi)容呢?接下來了解一下如何學(xué)習(xí)EDA技術(shù)。
eda技術(shù)好學(xué)嗎_如何學(xué)習(xí)EDA技術(shù)
eda技術(shù)包含的含義太多了,芯片的前端(verilog, vhdl等rtl, 仿真驗(yàn)證等等)還有后端(布局布線啊等等),甚至研究綜合布局布線等軟件算法也都跟eda相關(guān)。所以EDA技術(shù)好學(xué)不好學(xué)全看個(gè)人的努力程度和興趣。雖然學(xué)習(xí)EDA是個(gè)漫長而痛苦的過程,多看資料多學(xué)習(xí)最后一定會(huì)學(xué)有所成的!那么我們來看看如何高效的學(xué)習(xí)EDA技術(shù):
1、拿到EDA教程,我們需要了解它編寫內(nèi)容的組成部分,然后有所取舍的去看,首先是了解EDA的概念,然后知道為什么要學(xué)習(xí)它!
2、通常情況下,我們通過第一章作者對EDA的介紹來了解它,EDA器件可以分為FPGA和CPLD,其實(shí)這2個(gè)器件沒有很大的區(qū)別,只是內(nèi)部有部分不一樣,但是都是屬于EDA范疇!
3、了解完芯片后,我們應(yīng)該學(xué)習(xí)編譯軟件了,一般我們接觸的都是Quartues ii軟件,我們要學(xué)習(xí)如何使用它,這樣我們才能把程序下載到芯片里去工作
4、接著該硬件描述語言出場了,我們可以學(xué)習(xí)vhdl 或者verilog HDL硬件描述語言,這2種語言中verilog HDL描述結(jié)構(gòu)更加方便一些,當(dāng)然vhdl 也不錯(cuò)!也可以2種都學(xué)習(xí)!
5、光學(xué)習(xí)軟件和語言是不行的,我們還需要看前輩們是怎么設(shè)計(jì)硬件結(jié)構(gòu)的,看作者給出例子,學(xué)習(xí)這些小器件的編程方法,再去電腦上編寫一下,看自己是否也能把程序?qū)懗鰜恚?/p>
6、最后,我們還是應(yīng)該去做做實(shí)驗(yàn)了,在實(shí)驗(yàn)箱里驗(yàn)證自己寫的程序到底對不對,先在QUARTUES II軟件上仿真程序,然后下載到實(shí)驗(yàn)箱里,基本上只要功能仿真對了,實(shí)驗(yàn)結(jié)果也是對的!
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