試述電子設(shè)計中EDA技術(shù)的應用

李元生

【摘要】隨著科技的發(fā)展，電子設(shè)計也得到迅速發(fā)展。在電子設(shè)計領(lǐng)域中，EDA技術(shù)得到了廣泛的應用，基于此，本文就對電子設(shè)計中EDA技術(shù)的應用進行了深入地研究。

【關(guān)鍵詞】電子設(shè)計；EDA技術(shù)；應用

前 言：EDA又稱電子設(shè)計自動化，它是電子技術(shù)的發(fā)展潮流，是電子技術(shù)及仿真模擬工作的基礎(chǔ)技術(shù)，因此，在電子設(shè)計中，EDA得到了廣泛的應用。

1.EDA技術(shù)概述

在電子設(shè)計技術(shù)中以可編程邏輯器件在數(shù)字系統(tǒng)中的應用為電子設(shè)計工作帶來了極大的靈活性，可編程邏輯器件在軟件編程時重構(gòu)器件的結(jié)構(gòu)及工作方式，從而大大的提高了設(shè)計硬件的效率。PLD應用的結(jié)構(gòu)原理、下載方式及集成規(guī)模等方面的具體的進步都在一定程度上推動了現(xiàn)代電子技術(shù)的革命的發(fā)展，它使得傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法、設(shè)計理念及設(shè)計過程等都發(fā)生了改變。隨著PLD技術(shù)的不斷完善及計算機技術(shù)的快速發(fā)展，EDA技術(shù)開始在電子設(shè)計領(lǐng)域中發(fā)光發(fā)熱。EDA技術(shù)在計算機上的EDA工具軟件平臺完成設(shè)計文件時利用硬件描述語言來進行系統(tǒng)邏輯描述。EDA技術(shù)實現(xiàn)了設(shè)計者利用硬件描述語言及電子設(shè)計自動化軟件等完成對系統(tǒng)硬件功能的設(shè)計工作，EDA技術(shù)可以自動的完成邏輯編譯、邏輯分割及布局布線等功能從而使電子線路系統(tǒng)功能全部實現(xiàn)。

2.EDA技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

隨著半導體工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，EDA技術(shù)也不斷地推動著電子設(shè)計技術(shù)的發(fā)展。IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)在不斷高度發(fā)展的同時也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，產(chǎn)品上市周期越來越短、成本越來越低等要求都迫使設(shè)計者在進行電子設(shè)計時選用更高效的EDA技術(shù)。設(shè)計者在設(shè)計的過程中必須全面的考慮問題，不僅要考慮硬件的物理特性對設(shè)計時序及功能可靠性等的影響，同時也要選用合適的設(shè)計術(shù)語及抽象形式等數(shù)據(jù)來描述設(shè)計。EDA技術(shù)不僅需要測試深驗證亞微米技術(shù)的物理效應的能力同時也需要提供抽象設(shè)計的能力。EDA技術(shù)的發(fā)展離不開計算機、電子系統(tǒng)設(shè)計及集成電路等，EDA技術(shù)的發(fā)展大致上可以分為計算機輔助階段、計算機輔助工程設(shè)計階段及電子設(shè)計自動化階段這三個階段。電子輔助階段主要是在計算機輔助的前提下進行的電路原理圖編輯，用PCB進行布線布局，從而使得設(shè)計師從傳統(tǒng)的繪圖工作中解放出來。計算機輔助工程設(shè)計階段主要是解決電路設(shè)計中的電路檢測等問題，CAE以邏輯模擬、故障仿真及定時分析等為核心，從而使得設(shè)計可以提前預知產(chǎn)品的相關(guān)性能及功能。電子設(shè)計自動化階段主要是通過高級描述語言、綜合技術(shù)及系統(tǒng)仿真等“自上而下”的完成設(shè)計前期的高層次設(shè)計。

3.EDA技術(shù)的要點分析

3.1硬件描述語言

硬件描述語言是一種進行電子系統(tǒng)硬件設(shè)計的計算機語言，它通過軟件編程來具體的描述電子系統(tǒng)中的電路結(jié)合、連接形式及邏輯功能等，硬件描述語言適應于設(shè)計大規(guī)模的電子系統(tǒng)。高速集成電路（VHDL）硬件描述語言于1985年美國國防部推出的目的是為了克服EDA產(chǎn)品不兼容問題，同時也可以進行多層次設(shè)計。IEEE以VHDL為硬件描述語言柄灘以覆蓋之前的硬件描述語言的各種功能。IEEE是一種全方位的硬件描述語言，包括系統(tǒng)行為級、邏輯門級及寄存器傳輸?shù)榷鄠€設(shè)計層次，同時也支持數(shù)據(jù)流、結(jié)構(gòu)及行為等三種形式進行混合描述整個項目。VHDL硬件描述語言不僅移植性好，同時它的設(shè)計也方便了工藝間的轉(zhuǎn)換，而且VHDL使得設(shè)計人員的主要工作是進行實現(xiàn)與調(diào)試系統(tǒng)功能。

3.2ASIC設(shè)計

在集成電路的設(shè)計中加入ASIC芯片可以解決電子系統(tǒng)集成電路存在的功耗的、可靠性差及體積大等主要問題。隨著現(xiàn)代電子產(chǎn)品市場的門檻不斷提高，ASIC芯片分為全定制或半定制ASIC及可編程，因此在設(shè)計ASIC芯片時應該盡可能的是芯片獲得最優(yōu)的性能，從而達到高利用率、高速度及低耗能的目標。

4.EDA技術(shù)在電子設(shè)計流程

EDA技術(shù)是系統(tǒng)級的設(shè)計方法，是一種層次相對較高的電子設(shè)計方式，EDA技術(shù)以概念為驅(qū)動從而使電子設(shè)計工作者在設(shè)計時無需利用門級原理圖，電子設(shè)計工作者在確定設(shè)計目標之后就可以用EDA技術(shù)來表述電路，這樣不僅可以減少電路細節(jié)的約束及限制，同時也可以使設(shè)計者的設(shè)計更具創(chuàng)造性。EDA系統(tǒng)在電子設(shè)計人員將概念構(gòu)思及高層次的描述輸入計算機之后在系統(tǒng)規(guī)則下完成對電子產(chǎn)品的設(shè)計。EDA技術(shù)的電子設(shè)計工作流程大致包括系統(tǒng)劃分、代碼級功能仿真、VHDL代碼或圖形的輸入、送配前時序仿真及ASIC實現(xiàn)部分。首先，電子設(shè)計借助文本或者圖形編輯器呈現(xiàn)出設(shè)計描述，也就是實現(xiàn)設(shè)計表述。其次，電子設(shè)計借助編譯器對設(shè)計進行錯排編譯，即輸入HDL程序。然后，設(shè)計人員需要溝通軟件和硬件設(shè)計，以便實施功能仿真，即綜合。最后，在確認仿真設(shè)計無誤時，通過FPGA或CPLD完成邏輯映射操作，即編程下載，系統(tǒng)級設(shè)計完成。

5.EDA技術(shù)的應用

EDA技術(shù)在電子工程設(shè)計中扮演著非常重要的角色，它的作用體現(xiàn)在不同的方面。首先，電子自動化技術(shù)可以驗證電路設(shè)計方案的正確性，在進行電子設(shè)計時，待設(shè)計方案確定之后，會利用結(jié)構(gòu)模擬或者系統(tǒng)仿真等方式來驗證設(shè)計方案的正確性，在驗證過程中系統(tǒng)中的各個環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)確定之后設(shè)計方案便可以實現(xiàn)。這種系統(tǒng)仿真技術(shù)推廣到非電子專業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計也會得到充分的發(fā)展。EDA技術(shù)在系統(tǒng)進行仿真之后的電路結(jié)構(gòu)進行模擬分析，從而使得電路設(shè)計方案的可行性及正確性得到充分的保障。其次，電子自動化字數(shù)也可以對電路特性進行優(yōu)化設(shè)計。電路的穩(wěn)定性能受到元器件容差及工作環(huán)境溫度等的影響。在傳統(tǒng)設(shè)計過程中難以對電路的整體進行優(yōu)化設(shè)計，也無法全面的分析電路穩(wěn)定性的影響因素。EDA技術(shù)中的溫度分析及統(tǒng)計分析等功能的應用則可以全面的分析電路特性影響因素，從而對電路特性進行整體的優(yōu)化設(shè)計。最后，電子自動化技術(shù)也可以實現(xiàn)電路特性的全功能模擬測試。

6.以EDA技術(shù)為基礎(chǔ)電子設(shè)計的注意事項

在利用EDA技術(shù)進行電子設(shè)計時，首先應充分的考慮電子電路延時的不確定性，以及在系統(tǒng)進行自動編譯時會被冗余的電路簡化，因此，在應用EDA技術(shù)時，應注意采用的反向器個數(shù)避為偶數(shù)，同時以并聯(lián)的方式將反向器連接成延時電路。其次，在設(shè)計過程中輸入的引腳不能處于置空狀態(tài)，要保證有信號源來驅(qū)動引腳，及保持部分不用的引腳保持接地，同時，器件的電源應始終與地線引腳保持相連，彼此之間可以進行濾波及去耦。最后，在設(shè)計中藥避免器件過于發(fā)熱。

結(jié)束語：

我國經(jīng)濟的進步帶動著我國科學技術(shù)的不斷發(fā)展，從而也使得了電子產(chǎn)品得到了飛速的發(fā)展。在現(xiàn)階段的電子設(shè)計中，EDA技術(shù)是電子設(shè)計過程中的核心技術(shù)，是電子產(chǎn)品研制開發(fā)的源動力。隨著EDA技術(shù)的不斷深入發(fā)展，EDA技術(shù)將引發(fā)電子產(chǎn)業(yè)界及電子設(shè)計領(lǐng)域的技術(shù)革命變革，EDA技術(shù)的不斷完善使得電子設(shè)計的水平在不斷的提升。為了使電子系統(tǒng)朝著集成化及規(guī)模化等方向的發(fā)展，電子設(shè)計工程師應該充分的掌握EDA技術(shù)，以便開發(fā)出更多的高性能電子產(chǎn)品。

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