EDA电子教案(情境二).ppt

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1、1,EDA技术与应用,酒泉职业技术学院机电工程系2011.9,2,第一章 EDA技术概述,第一节 EDA技术的发展及其未来第二节 EDA技术的构成要素第三节 EDA软件系统的构成第四节 基于可编程逻辑器件的EDA 技术流程,3,第一节 EDA技术的发展及其未来,电子设计自动化（Electronics Design Automation）是指利用计算机来完成电子系统设计。,根据系统对硬件的行为和功能的要求，自上而下地逐层完成相应的描述、模拟、综合、优化和布线，直到完成硬件设计。在设计过程中除了对硬件的行为和功能需要设计人员进行描述以外，其它设计过程均由计算机自动完成。这个过程称为电子设计自动化（

2、EDA）,4,一、EDA技术的发展进程（三个阶段）,1电子系统设计CAD是EDA发展的初级阶段（20世纪60年代中期80年代初）。,2电子系统设计CAE是EDA发展的中级阶段（20世纪80年代初90年代初）。,3以可编程器件为核心的EDA技术是EDA发展的高级阶段（20世纪90年代以来）,5,缺点：（1）各软件只针对某一具体应用而开发，相互衔接比较困难；（2）不能提供系统级的综合与仿真，难以适应复杂的、大规模的电子系统设计，主要面向LSI和PCB设计。,1CAD阶段,以二维平面图形的计算机辅助设计软件为工具，代替传统的手工制图设计印制电路板（PCB）和集成电路的阶段。主要进行PCB布局布线、电

3、路模拟与仿真、原理图的绘制等等。例如：TANGO、SPICE。,BACK,6,2CAE阶段,由于制定了EDA工业标准，采用统一的数据管理技术，各种设计模块逐渐整合成为一个完整的计算机辅助工程设计系统（CAE），结合完善的电子系统设计流程，可通过顺序循环完成设计的全过程。例如：OrCAD和Protel早期的版本,缺点：设计输入手段以原理图输入为主，形式单一，不适应大规模电子系统的设计。,BACK,7,3EDA阶段,系统设计的核心是可编程器件的设计。以逻辑综合、硬件行为仿真、参数分析和测试为主要特点，设计输入形式多样，出现了用硬件描述语言（HDL）描述设计输入的方法。,EDA工具是一个开放式的完整

4、的集成设计环境，应包括电气原理图与硬件描述语言输入、自动布局布线PCB设计、混合型电路仿真、PLD设计与下载等功能。不同的EDA工具之间应该具有良好的接口特性，从而能够资源共享。,8,二、EDA技术的发展前景,可编程模拟器件和数模混合器件快速发展；可编程逻辑器件的集成度、工作电压、时钟效率等迅速提高；EDA技术的应用范围迅速扩大。,9,目前主要应用在：,微控制器技术（Microcontroller）、专用集成电路芯片设计（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）数字信号处理(Digital Signal Process-ing，DSP)。在当前

5、，利用EDA技术进行电子系统设计的最终目标是完成专用集成电路芯片（ASIC）的设计与实现。,BACK,10,第二节 EDA技术的构成要素,1大规模可编程器件2硬件描述语言3软件开发环境4实验开发环境,11,1大规模可编程器件 电子系统设计的载体；,可编程器件：由用户编程以实现某种电子电路功能的器件。,可编程器件,可编程逻辑器件（PLD）（Programmable Logic Device）,可编程模拟器件（PAC）（Programmable Analog Circuit）,12,13,PLD,低密度PLD,高密度PLD,可编程阵列逻辑(PAL）,通用阵列逻辑（GAL）,复杂可编程逻辑器件（CP

6、LD）,现场可编程门阵列（FPGA）,在系统可编程逻辑器件（isp-PLD）,PAC,在系统可编程模拟器件（isp-PAC）,BACK,14,2硬件描述语言 电子系统设计的主要表达手段,电子设计自动化（EDA）技术要求用硬件描述语言（Hardware Description Language，HDL）来进行硬件的行为（信号连接关系、定时关系）和功能（逻辑功能）的描述。常见的HDL语言：VHDL语言、Verilog HDL语言等。,15,16,HDL语言的特点：,（1）具有较强的电路描述能力；（2）易于传递、修改、保存、重复利用设计；（3）易于层次化和结构化设计；（4）与具体硬件电路的设计平台无

7、关。,BACK,17,3软件开发环境 电子系统设计的软件平台,MAXPlusII和QuartusIIAltera公司的产品，业界最易学易用的EDA软件，FPGA/CPLD开发集成环境，支持Altera公司大多数的FPGA/CPLD器件。ispEXPERTLatticeFoundationXilinxPAC-DesignerLattice,BACK,18,19,20,21,4实验开发系统 电子系统设计的下载与硬件验证工具,提供FPGA/CPLD芯片下载电路及EDA实验、开发环境的外围资源，以供硬件验证用。一般包括：（1）实验开发所需的各类基本信号发生模块（时钟、脉冲、电平等）（2）通用数字式和扫

8、描驱动类型接口（3）模拟器件及接口（4）监控程序模块（5）目标芯片适配座，以及FPGA/CPLD目标芯片和编程下载电路等。,BACK,22,23,24,25,26,27,第三节 EDA软件系统的构成,EDA软件系统的基本结构大致包括：,EDA软件系统,设计输入模块,设计数据库模块,分析验证模块,综合仿真模块,布局布线模块,28,一、设计输入模块,接受用户不同的设计输入表达方式（原理图输入、波形输入、层次输入、HDL输入等），并进行语义正确性和语法规范性的检查。然后将用户设计描述数据转换为EDA软件系统内部数据格式（即网表文件，如EDIF文件），存入设计数据库，以便于其它模块调用。设计输入模块一

9、般包括对应于各种设计输入方式的编辑器和分析器。,29,二、设计输入数据库,保存系统库单元以及用户设计描述数据（网表文件）。,三、分析验证模块,进行模拟验证、设计规则检查、故障诊断等。,30,四、综合仿真模块,所谓综合，就是将用行为和功能层次表达的电子系统转换为低层次的便于具体实现的模块组合装配而成的过程。也就是把软件设计的HDL描述与硬件结构挂钩，是实现软件转化为硬件的关键，是文字描述与硬件实现之间的一座桥梁。所谓仿真，就是利用EDA工具对综合后的结果进行模拟测试的过程。,31,五、布局布线模块,实现由逻辑设计到物理实现的映射，与物理实现方式密切相关。其功能是将综合产生的网表文件配置于制定的目标器件，也称为适配器。,BACK,32,第四节 基于可编程逻辑器件的EDA技术流程,设计准备,行为仿真,功能仿真,时序仿真,硬件仿真器件测试,33,作业：1简述基于可编程器件的EDA技术的构成要素有哪些？2简述基于可编程器件的EDA技术的设计流程。,34,本章结束,BACK,