EDA技術(shù)概述 什么是EDA工具?
當(dāng)今數(shù)字電子技術(shù)得到了飛速發(fā)展,有力地推動(dòng)和促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)力和社會(huì)信息化的提高。數(shù)字電子技術(shù)逐步滲透到人類生活的各個(gè)領(lǐng)域。從消費(fèi)電子產(chǎn)品、工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備到航天技術(shù)都能看到數(shù)字電子技術(shù)的身影。在技術(shù)發(fā)展的同時(shí),電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方式也發(fā)生了巨大的改變,采用EDA(電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)技術(shù)成為數(shù)字電子設(shè)計(jì)的主要方式。
EDA技術(shù)及發(fā)展數(shù)字電子技術(shù)工程師現(xiàn)在正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。一方面,電子公司要求工程師在更短的時(shí)間里,使用更少的資源來(lái)設(shè)計(jì)新產(chǎn)品,而且性能要比競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品好。另一方面,技術(shù)變化非常快,不同的客戶有完全不同的需求,要求有更具個(gè)性化的產(chǎn)品。因此,EDA技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,成為解決以上“所有”問(wèn)題的很好的技術(shù)選擇。
何謂EDA技術(shù)EDA技術(shù)是一門迅速發(fā)展的新技術(shù)。它以大規(guī)模可編程邏輯器件為設(shè)計(jì)載體,以硬件描述語(yǔ)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。它能用軟件的方式設(shè)計(jì)電子系統(tǒng),自動(dòng)完成硬件系統(tǒng)的邏輯編譯、邏輯化簡(jiǎn)、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化、邏輯布局布線、邏輯仿真,最后在特定的目標(biāo)芯片中完成適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作,形成集成電子系統(tǒng)或?qū)S眉尚酒?。利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。
用軟件的方式設(shè)計(jì)硬件。
用軟件的方式設(shè)計(jì)的系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換是由有關(guān)的開發(fā)軟件自動(dòng)完成的。
設(shè)計(jì)過(guò)程中可用有關(guān)軟件進(jìn)行各種仿真。
系統(tǒng)可現(xiàn)場(chǎng)編程,在線升級(jí)。
整個(gè)系統(tǒng)可集成在一個(gè)芯片上,體積小、功耗低、可靠性高。因此,EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。
EDA技術(shù)是數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心技術(shù),是電子類專業(yè)技術(shù)人員必須掌握的基本技能之一。目前的大規(guī)模可編程邏輯器件是CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)和FPGA(可編程邏輯陣列)。
什么是EDA工具?EDA是IC電子行業(yè)必備的設(shè)計(jì)工具軟件,是IC產(chǎn)業(yè)鏈最上游的子行業(yè)。Cadence、Synopsys、Mentor Graphics是EDA工具軟件廠商全球三大巨頭。去年11月份,Mentor Graphics被西門子以45億美元現(xiàn)金方式的收購(gòu)。
EDA工具是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(ElectronicDesignAutomaTIon)的簡(jiǎn)稱,是從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT)和計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)的概念發(fā)展而來(lái)的。利用EDA工具,工程師將芯片的電路設(shè)計(jì)、性能分析、設(shè)計(jì)出IC版圖的整個(gè)過(guò)程交由計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理完成。
由于上世紀(jì)六十七年代,集成電路的復(fù)雜程度相對(duì)偏低,這使得工程師可以依靠手工完成集成電路的設(shè)計(jì)、布線等工作。但隨著集成電路越來(lái)越復(fù)雜,完全依賴手工越來(lái)越不切實(shí)際,工程師們只好開始嘗試將設(shè)計(jì)過(guò)程自動(dòng)化,在1980年卡弗爾。米德和琳??稻S發(fā)表的論文《超大規(guī)模集成電路系統(tǒng)導(dǎo)論》提出了通過(guò)編程語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)的新思想,加上集成電路邏輯仿真、功能驗(yàn)證的工具的日益成熟,使得工程師們可以設(shè)計(jì)出集成度更高且更加復(fù)雜的芯片。
1986年,硬件描述語(yǔ)言Verilog問(wèn)世,Verilog語(yǔ)言是現(xiàn)在最流行的高級(jí)抽象設(shè)計(jì)語(yǔ)言。1987年,VHDL在美國(guó)國(guó)防部的資助下問(wèn)世。這些硬件描述語(yǔ)言的問(wèn)世助推了集成電路設(shè)計(jì)水平的提升。隨后,根據(jù)這些語(yǔ)言規(guī)范產(chǎn)生的各種仿真系統(tǒng)迅速被推出,這使得設(shè)計(jì)人員可對(duì)設(shè)計(jì)的芯片進(jìn)行直接仿真。隨著技術(shù)的進(jìn)步,設(shè)計(jì)項(xiàng)目可以在構(gòu)建實(shí)際硬件電路之前進(jìn)行仿真,芯片布線布局對(duì)人工設(shè)計(jì)的要求和出錯(cuò)率也不斷降低。
時(shí)至今日,盡管所用的語(yǔ)言和工具仍然不斷在發(fā)展,但是通過(guò)編程語(yǔ)言來(lái)設(shè)計(jì)、驗(yàn)證電路預(yù)期行為,利用工具軟件綜合得到低抽象級(jí)物理設(shè)計(jì)的這種途徑,仍然是數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。一位從事CPU設(shè)計(jì)的工程師表示,“在沒有EDA工具之前,搞電路要靠人手工,對(duì)于大規(guī)模集成電路有上億晶體管的設(shè)計(jì)用手工簡(jiǎn)直是不可為的。可以說(shuō)有了EDA工具,才有了超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)的可能”。
EDA工具軟件EDA工具軟件可大致可分為芯片設(shè)計(jì)輔助軟件、可編程芯片輔助設(shè)計(jì)軟件、系統(tǒng)設(shè)計(jì)輔助軟件等三類。目前進(jìn)入我國(guó)并具有廣泛影響的EDA軟件是系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件輔助類和可編程芯片輔助設(shè)計(jì)軟件:Protel、PSPICE、mulTISIM10(原EWB的最新版本)、OrCAD、PCAD、、LSIIogic、MicroSim,ISE,modelsim等等。這些工具都有較強(qiáng)的功能,一般可用于幾個(gè)方面,例如很多軟件都可以進(jìn)行電路設(shè)計(jì)與仿真,同時(shí)還可以進(jìn)行PCB自動(dòng)布局布線,可輸出多種網(wǎng)表文件與第三方軟件接口。
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