自從貿(mào)易戰(zhàn)以來(lái)，我國(guó)與美國(guó)在高科技方面的較量越來(lái)越多，把一家名為“華為”的公司推上了風(fēng)口浪尖。今年5月隨著美國(guó)對(duì)于華為的第二次打壓，人們的視野逐漸落在了芯片的制造上，尤其是光刻機(jī)變得家喻戶曉，成為每個(gè)人談?wù)摰脑掝}。可是作為IC設(shè)計(jì)、電路板設(shè)計(jì)的最上游、最高端的產(chǎn)業(yè)，我國(guó)在EDA技術(shù)上的落后卻鮮有人知道，本篇文章將從EDA的發(fā)展、原理及我國(guó)目前EDA技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀等幾個(gè)方面來(lái)簡(jiǎn)略的向人們介紹EDA技術(shù)。

EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的簡(jiǎn)稱，是電子設(shè)計(jì)與制造技術(shù)發(fā)展中的核心。EDA技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為工具，采用硬件描述語(yǔ)言的表達(dá)方式，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算數(shù)學(xué)、圖論、圖形學(xué)及拓?fù)溥壿嫛?yōu)化理論等進(jìn)行科學(xué)、有效的融合，從而形成一種電子系統(tǒng)專用的新技術(shù)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、信號(hào)分析技術(shù)的最新成果。EDA技術(shù)的出現(xiàn)不僅更好地保證了電子工程設(shè)計(jì)各級(jí)別的仿真、調(diào)試和糾錯(cuò)，為其發(fā)展帶來(lái)強(qiáng)有力的技術(shù)支持，并且在電子、通信、化工、航空航天、生物等各個(gè)領(lǐng)域占有越來(lái)越重要的地位，很大程度上減輕了相關(guān)從業(yè)者的工作強(qiáng)度。

在上世紀(jì)六七十年代，當(dāng)時(shí)的集成電路大多都是用手工來(lái)完成的，因?yàn)閷?shí)際的管子數(shù)量并不多，前端可以手工完成其功能的計(jì)算，后端版圖就根據(jù)電路圖，將管子，連線用筆轉(zhuǎn)移為幾何圖形，畫出膠帶圖等，因?yàn)楣茏拥臄?shù)量少，電路線也很簡(jiǎn)單，所以并不容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。

EDA(電子線路設(shè)計(jì)座自動(dòng)化)是以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)、以硬件描述語(yǔ)言(VHDL)為設(shè)計(jì)語(yǔ)言、以可編程器件(CPLD/FPGA)為實(shí)驗(yàn)載體、以 ASIC/SOC芯片為目標(biāo)器件、進(jìn)行必要元件建模和系統(tǒng)仿真電子產(chǎn)品自動(dòng)化設(shè)計(jì)過(guò)程。EDA是電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域一場(chǎng)革命，它源于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助制造、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試和計(jì)算機(jī)輔助工程。利用EDA工具，電子設(shè)計(jì)師從概念，算法、協(xié)議開(kāi)始設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)，從電路設(shè)計(jì)，性能分析直到IC版圖或PCB版圖生成全過(guò)程均可在計(jì)算機(jī)上自動(dòng)完成。EDA代表了當(dāng)今電子設(shè)計(jì)技術(shù)最新發(fā)展方向，其基本特征是設(shè)計(jì)人員以計(jì)算機(jī)為工具，按照自頂向下設(shè)計(jì)方法，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和功能劃分，由硬件描述語(yǔ)言完成系統(tǒng)行為級(jí)設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)開(kāi)發(fā)工具自動(dòng)完成邏輯編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合、優(yōu)化、布局布線、仿真及特定目標(biāo)芯片適配編譯和編程下載，這被稱為數(shù)字邏輯電路高層次設(shè)計(jì)方法。

EDA”就是Electronic Design Automation(電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)，也就是能夠幫助人們?cè)O(shè)計(jì)電子電路或系統(tǒng)軟件工具，該工具可以使設(shè)計(jì)更復(fù)雜電路和系統(tǒng)成為可能。目前進(jìn)入我國(guó)并具有廣泛影響EDA軟件有：muhisim7、OW_AD、Protel、Viewlogio、Mentor、Synopsys、PCBW Id、Cadence、MicmSim等等，這些軟件各具特色，大體分為芯片級(jí)設(shè)計(jì)工具、電路板級(jí)設(shè)計(jì)工具、可編程邏輯器件開(kāi)發(fā)工具和電路仿真工具等幾類;其中Protel是國(guó)內(nèi)最流行、使用最廣泛一種印制電路板設(shè)計(jì)首選軟件，由澳大利亞protd Technology公司出品，過(guò)去只是用來(lái)進(jìn)行原理圖輸入和PCB版圖設(shè)計(jì)，從Protel 98開(kāi)始，加入了模擬數(shù)字混合電路仿真模塊和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)模塊，1999年P(guān)rotel推出了功能更加強(qiáng)大EDA綜合設(shè)計(jì)環(huán)境Protel 99，它將EDA全部?jī)?nèi)容整合為一體，成為完整EDA軟件，因而該軟件發(fā)展?jié)摿艽?，但它最具特色和最?qiáng)大功能仍是原理圖輸人和PCB版圖設(shè)計(jì)。

DA作為集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的命脈，自始至終連接和貫穿著芯片制造和科技應(yīng)用的發(fā)展。EDA軟件是集成電路領(lǐng)域的上游基礎(chǔ)工具，貫穿于IC設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)等環(huán)節(jié)。作為集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)計(jì)和制造芯片不可或缺的核心工業(yè)軟件，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)鏈里急需自創(chuàng)新的核心技術(shù)。

??上游：EDA和半導(dǎo)體IP分別為IC設(shè)計(jì)與制造提供所需的自動(dòng)化工具和搭建SoC所需的核心功能模塊;半導(dǎo)體材料和設(shè)備則主要提供IC制造環(huán)節(jié)所需的核心生產(chǎn)資料。

??中游：包括IC設(shè)計(jì)、IC制造、封裝、測(cè)試。IC設(shè)計(jì)通過(guò)電路設(shè)計(jì)、仿真、驗(yàn)證和物理實(shí)現(xiàn)，最終形成可交付制造的晶體管級(jí)版圖信息;IC制造將版圖信息制成光罩，將光罩上的電路圖形信息蝕刻至硅片上，在晶圓上形成電路;封裝是將晶圓片進(jìn)行切割、焊線、封裝，使芯片電路與外部器件實(shí)現(xiàn)電氣連接，并為芯片提供機(jī)械物理保護(hù);測(cè)試是對(duì)封裝完畢的芯片進(jìn)行功能和性能測(cè)試，測(cè)試合格后，芯片成品即可使用。

??下游：各應(yīng)用領(lǐng)域的制造商或系統(tǒng)廠商，將各類芯片集成到終端產(chǎn)品上，并銷售給客戶。

一、 設(shè)計(jì)要求

1.搶答器同時(shí)供4名選手或4個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用4個(gè)按鈕S0～ S3表示。

2.設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān)rst，該開(kāi)關(guān)由主持人控制。

3.搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在LED和數(shù)碼管上顯示，同時(shí)提示燈亮。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。

4. 搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定(如20秒)

5. 如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示20。

二、方案設(shè)計(jì)與論證

1、 概述

將該任務(wù)分成五個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，分別為：搶答器鑒別模塊、搶答器計(jì)時(shí)模塊、報(bào)警模塊、分頻模塊、譯碼模塊。

2、 搶答器鑒別模塊：

在這個(gè)模塊中主要實(shí)現(xiàn)搶答過(guò)程中的搶答功能，并能對(duì)超前搶答進(jìn)行警告，還能記錄無(wú)論是正常搶答還是朝前搶答者的臺(tái)號(hào)，并且能實(shí)現(xiàn)當(dāng)有一路搶答按鍵按下時(shí)，該路搶答信號(hào)將其余的搶答信號(hào)封鎖的功能。其中有四個(gè)搶答信號(hào)s0、s1、s2、s3;搶答狀態(tài)顯示信號(hào)states;搶答與警報(bào)時(shí)鐘信號(hào)clk2;系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)rst;警報(bào)信號(hào)warm。

3、 搶答器計(jì)數(shù)模塊：

在這個(gè)模塊中主要實(shí)現(xiàn)搶答過(guò)程中的計(jì)時(shí)功能，在有搶答開(kāi)始后進(jìn)行20秒的倒計(jì)時(shí)，并且在20秒倒計(jì)時(shí)后無(wú)人搶答顯示超時(shí)并報(bào)警。其中有搶答時(shí)鐘信號(hào)clk1;系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)rst;搶答使能信號(hào)start;無(wú)人搶答警報(bào)信號(hào)warn;計(jì)時(shí)中止信號(hào)stop;計(jì)時(shí)十位和個(gè)位信號(hào)tb，ta。

4、 報(bào)警模塊：

在這個(gè)模塊中主要實(shí)現(xiàn)搶答過(guò)程中的報(bào)警功能，當(dāng)主持人按下控制鍵，有限時(shí)間內(nèi) 人搶答或是計(jì)數(shù)到時(shí)蜂鳴器開(kāi)始報(bào)警，計(jì)數(shù)停止信號(hào)stop;狀態(tài)輸出信號(hào)alm;計(jì)數(shù)脈沖clk。

5、 譯碼模塊：

在這個(gè)模塊中主要實(shí)現(xiàn)搶答過(guò)程中將BCD碼轉(zhuǎn)換成7段的功能。

6、 分頻模塊：

在這個(gè)模塊中主要實(shí)現(xiàn)搶答過(guò)程中所需的時(shí)鐘信號(hào)。

7、 頂層文件：

在這個(gè)模塊中是對(duì)前五個(gè)模塊的綜合編寫的頂層文件。