當(dāng)今數(shù)字電子技術(shù)得到了飛速發(fā)展,有力地推動和促進(jìn)了社會生產(chǎn)力和社會信息化的提高。數(shù)字電子技術(shù)逐步滲透到人類生活的各個領(lǐng)域。從消費電子產(chǎn)品、工業(yè)自動化設(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,電子產(chǎn)品的設(shè)計方式也發(fā)生了巨大的改變,采用EDA(電子設(shè)計自動化)技術(shù)成為數(shù)字電子設(shè)計的主要方式。
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間里,使用更少的資源來設(shè)計新產(chǎn)品,而且性能要比競爭產(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,要求有更具個性化的產(chǎn)品。因此,EDA技術(shù)應(yīng)運而生,成為解決以上“所有”問題的很好的技術(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)??删幊踢壿嬈骷樵O(shè)計載體,以硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達(dá)方式,以計算機(jī)、大規(guī)??删幊踢壿嬈骷拈_發(fā)軟件及實驗開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計工具。它能用軟件的方式設(shè)計電子系統(tǒng),自動完成硬件系統(tǒng)的邏輯編譯、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,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@肊DA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計具有以下幾個特點。
用軟件的方式設(shè)計硬件。
用軟件的方式設(shè)計的系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換是由有關(guān)的開發(fā)軟件自動完成的。
設(shè)計過程中可用有關(guān)軟件進(jìn)行各種仿真。
系統(tǒng)可現(xiàn)場編程,在線升級。
整個系統(tǒng)可集成在一個芯片上,體積小、功耗低、可靠性高。因此,EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子設(shè)計的發(fā)展趨勢。
EDA技術(shù)是數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的核心技術(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。
EDA工具是電子設(shè)計自動化(ElectronicDesignAutomaTIon)的簡稱,是從計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)、計算機(jī)輔助制造(CAM)、計算機(jī)輔助測試(CAT)和計算機(jī)輔助工程(CAE)的概念發(fā)展而來的。利用EDA工具,工程師將芯片的電路設(shè)計、性能分析、設(shè)計出IC版圖的整個過程交由計算機(jī)自動處理完成。
由于上世紀(jì)六十七年代,集成電路的復(fù)雜程度相對偏低,這使得工程師可以依靠手工完成集成電路的設(shè)計、布線等工作。但隨著集成電路越來越復(fù)雜,完全依賴手工越來越不切實際,工程師們只好開始嘗試將設(shè)計過程自動化,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》提出了通過編程語言來進(jìn)行芯片設(shè)計的新思想,加上集成電路邏輯仿真、功能驗證的工具的日益成熟,使得工程師們可以設(shè)計出集成度更高且更加復(fù)雜的芯片。
1986年,硬件描述語言Verilog問世,Verilog語言是現(xiàn)在最流行的高級抽象設(shè)計語言。1987年,VHDL在美國國防部的資助下問世。這些硬件描述語言的問世助推了集成電路設(shè)計水平的提升。隨后,根據(jù)這些語言規(guī)范產(chǎn)生的各種仿真系統(tǒng)迅速被推出,這使得設(shè)計人員可對設(shè)計的芯片進(jìn)行直接仿真。隨著技術(shù)的進(jìn)步,設(shè)計項目可以在構(gòu)建實際硬件電路之前進(jìn)行仿真,芯片布線布局對人工設(shè)計的要求和出錯率也不斷降低。
時至今日,盡管所用的語言和工具仍然不斷在發(fā)展,但是通過編程語言來設(shè)計、驗證電路預(yù)期行為,利用工具軟件綜合得到低抽象級物理設(shè)計的這種途徑,仍然是數(shù)字集成電路設(shè)計的基礎(chǔ)。一位從事CPU設(shè)計的工程師表示,“在沒有EDA工具之前,搞電路要靠人手工,對于大規(guī)模集成電路有上億晶體管的設(shè)計用手工簡直是不可為的。可以說有了EDA工具,才有了超大規(guī)模集成電路設(shè)計的可能”。
EDA工具軟件EDA工具軟件可大致可分為芯片設(shè)計輔助軟件、可編程芯片輔助設(shè)計軟件、系統(tǒng)設(shè)計輔助軟件等三類。目前進(jìn)入我國并具有廣泛影響的EDA軟件是系統(tǒng)設(shè)計軟件輔助類和可編程芯片輔助設(shè)計軟件: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,一般可用于幾個方面,例如很多軟件都可以進(jìn)行電路設(shè)計與仿真,同時還可以進(jìn)行PCB自動布局布線,可輸出多種網(wǎng)表文件與第三方軟件接口。
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