由于電子技術的飛速發(fā)展,使得基于EDA技術的電子系統(tǒng)設計方法得以廣泛應用。EDA技術已成為現(xiàn)代系統(tǒng)設計和電子產(chǎn)品研發(fā)的有效工具,成為電子工程師應具備的基本能力。本文首先介紹了EDA技術主要特征及精髓,其次介紹了EDA技術的因公及發(fā)展趨勢,最后闡述了如何高效的學習EDA技術。
eda技術簡介
EDA技術是以大規(guī)模可編程邏輯器件為設計載體,以硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達方式,以計算機、大規(guī)模可編程邏輯器件的開發(fā)軟件及實驗開發(fā)系統(tǒng)為設計工具,通過有關的開發(fā)軟件,自動完成用軟件的方式設計電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的一門新技術。可以實現(xiàn)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。完成對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作,最終形成集成電子系統(tǒng)或專用集成芯片。EDA技術是伴隨著計算機、集成電路、電子系統(tǒng)的設計發(fā)展起來的,至今已有30多年的歷程。
EDA大致可以分為三個發(fā)展階段。20世紀70年代的CAD(計算機輔助設計)階段:這一階段的主要特征是利用計算機輔助進行電路原理圖編輯,PCB布同布線,使得設計師從傳統(tǒng)高度重復繁雜的繪圖勞動中解脫出來。
20世紀80年代的QtE(計算機輔助工程設計)階段:這一階段的主要特征是以邏輯摸擬、定時分析、故障仿真、自動布局布線為核心,重點解決電路設計的功能檢測等問題,使設計而能在產(chǎn)品制作之前預知產(chǎn)品的功能與性能。
20世紀90年代是EDA(電子設計自動化)階段:這一階段的主要特征是以高級描述語言,系統(tǒng)級仿真和綜合技術為特點,采用“自頂向下”的設計理念,將設計前期的許多高層次設計由EDA工具來完成。
EDA是電子技術設計自動化,也就是能夠幫助人們設計電子電路或系統(tǒng)的軟件工具。該工具可以在電子產(chǎn)品的各個設計階段發(fā)揮作用,使設計更復雜的電路和系統(tǒng)成為可能。在原理圖設計階段,可以使用EDA中的仿真工具論證設計的正確性;在芯片設計階段,可以使用EDA中的芯片設計工具設計制作芯片的版圖:在電路板設計階段,可以使用EDA中電路板設計工具設計多層電路板。特別是支持硬件描述語言的EDA工具的出現(xiàn),使復雜數(shù)字系統(tǒng)設計自動化成為可能,只要用硬件描述語言將數(shù)字系統(tǒng)的行為描述正確,就可以進行該數(shù)字系統(tǒng)的芯片設計與制造。有專家認為,21世紀將是EDA技術的高速發(fā)展期,EDA技術將是對21世紀產(chǎn)生重大影響的十大技術之一。
EDA技術主要特征及精髓
EDA技術主要特征
1、用軟件設計方法來設計硬件
硬件系統(tǒng)轉換是由有關開發(fā)軟件自動完成,設計輸入可以是原理圖VHDL語言,通過軟件設計方式測試,實現(xiàn)對特定功能硬件電路設計,而硬件設計修改工作也如同修改軟件程序一樣快捷方便,設計整個過程幾乎不涉及任何硬件,可操作性、產(chǎn)品互換性強。
2、基于芯片設計方法
EDA設計方法又稱為基于芯片設計方法,集成化程度更高,可實現(xiàn)片上系統(tǒng)集成,進行更加復雜電路芯片化設計和專用集成電路設計,使產(chǎn)品體積小、功耗低、可靠性高;可在系統(tǒng)編程或現(xiàn)場編程,使器件編程、重構、修改簡單便利,可實現(xiàn)在線升級;可進行各種仿真,開發(fā)周期短,設計成本低,設計靈活性高。
3、自動化程度高
EDA技術根據(jù)設計輸入文件,將電子產(chǎn)品從電路功能仿真、性能分析、優(yōu)化設計到結果測試全過程在計算機上自動處理完成,自動生成目標系統(tǒng),使設計人員不必學習許多深入專業(yè)知識,也可免除許多推導運算即可獲得優(yōu)化設計成果,設計自動化程度高,減輕了設計人員工作量,開發(fā)效率高。
4、自動進行產(chǎn)品直面設計
EDA技術根據(jù)設計輸入文件(HDL或電路原理圖),自動地進行邏輯編譯、化簡、綜合、仿真、優(yōu)化、布局、布線、適配以及下載編程以生成目標系統(tǒng),即將電子產(chǎn)品從電路功能仿真、性能分析、優(yōu)化設計到結果測試全過程在計算機上自動處理完成。
EDA 技術的精髓
(1)建模:指的是用硬件描述語言描述電路的功能;
(2)仿真:指的是驗證所建模型的電路功能;
(3)綜合:綜合是指把軟件模型轉化為硬件電路。
EDA技術的應用
EDA技術近年來的發(fā)展非常迅速,在教學,科研,通信、國防、航天、醫(yī)學、工業(yè)自動化、計算機應用、儀器儀表等領域的電子系統(tǒng)設計工作中,發(fā)揮著越來越重要的作用。
(1)在教學方面
理工科(特別是電子信息工程)類的高校幾乎都開設了EDA課程。主要是讓學生了解EDA的基本原理和基本概念,掌握用VHDL硬件描述語言描述系統(tǒng)邏輯的方法,使用仿真軟件工具進行電子電路課程的模擬仿真實驗并在畢業(yè)設計時讓學生從事簡單電子系統(tǒng)的設計,為今后工作打下基礎。
(2)在科研方面
主要利用電路仿真工具進行電路設計與仿真;利用虛擬儀器進行產(chǎn)品調試;將FPGA器件的開發(fā)應用到儀器設備中。在CDMA無線通信系統(tǒng)中,所有移動手機和無線基站都工作在相同的頻譜,為區(qū)別不同的呼叫,每個手機有一個唯一的碼序列,CDMA基站必須能判別這些不同觀點的碼序列才能分辨出不同的傳呼進程;這一判別是通過匹配濾波器的輸出顯示在輸人數(shù)據(jù)流中探測到特定的碼序列;FPGA能提供良好的濾波器設計,而且能完成DSP高級數(shù)據(jù)的處理功能,因而FPGA在現(xiàn)代通信領域中得到廣泛應用。
(3)在產(chǎn)品設計與制造方面
從高性能的微處理器、數(shù)字信號處理器一直到彩電、音響和電子電路等,EDA技術不單是應用于前期的計算機模擬仿真,產(chǎn)品調試,而且在電子設備的研制與生產(chǎn),電路板的焊接過程中也起著很重要的作用。可以說EDA技術已經(jīng)成為電子工業(yè)領域不可或缺的重要組成部分。
EDA技術的發(fā)展趨勢
從目前的EDA技術來看,其發(fā)展趨勢是政府重視、使用普及、應用廣泛、工具多樣、軟件功能強大。
中國EDA市場已漸趨成熟,不過大部分設計工程師面向的是PCB制板和小型ASIC領域,僅有小部分(約11%)的設計人員開發(fā)復雜的片上系統(tǒng)器件。為了與***和美國的設計工程師形成更有力的競爭,中國的設計隊伍有必要引進和學習一些最新的EDA技術。
在信息通信領域,要優(yōu)先發(fā)展高速寬帶信息網(wǎng)、深亞微米集成電路、新型元器件、計算機及軟件技術、第三代移動通信技術、信息管理、信息安全技術,積極開拓以數(shù)字技術、網(wǎng)絡技術為基礎的新一代信息產(chǎn)品,發(fā)展新興產(chǎn)業(yè),培育新的經(jīng)濟增長點。要大力推進制造業(yè)信息化,積極開展計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助工程(CAE)、計算機輔助工藝(CAPP)、計算機機輔助制造(CAM)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)、制造資源計劃(MRPII)及企業(yè)資源管理(ERP)等。有條件的企業(yè)可開展“網(wǎng)絡制造”,便于合作設計、合作制造,參與國內和國際競爭。開展“數(shù)控化”工程和“數(shù)字化”工程。自動化儀表的技術發(fā)展趨勢的測試技術、控制技術與計算機技術、通信技術進一步融合,形成測量、控制、通信與計算機(M3C)結構。在ASIC和PLD設計方面,向超高速、高密度、低功耗、低電壓方面發(fā)展。
外設技術與EDA工程相結合的市場前景看好,如組合超大屏幕的相關連接,多屏幕技術也有所發(fā)展。中國自1995年以來加速開發(fā)半導體產(chǎn)業(yè),先后建立了幾所設計中心,推動系列設計活動以應對亞太地區(qū)其它EDA市場的競爭。 在EDA軟件開發(fā)方面,目前主要集中在美國。但各國也正在努力開發(fā)相應的工具。日本、韓國都有ASIC設計工具,但不對外開放。中國華大集成電路設計中心,也提供IC設計軟件,但性能不是很強。相信在不久的將來會有更多更好的設計工具在各地開花并結果。據(jù)最新統(tǒng)計顯示,中國和印度正在成為電子設計自動化領域發(fā)展最快的兩個市場,年夏合增長率分別達到了50%和30%。
EDA技術已經(jīng)被廣泛的應用,那么EDA技術好學嗎?學習EDA技術要掌握哪些內容呢?接下來了解一下如何學習EDA技術。
eda技術好學嗎_如何學習EDA技術
eda技術包含的含義太多了,芯片的前端(verilog, vhdl等rtl, 仿真驗證等等)還有后端(布局布線啊等等),甚至研究綜合布局布線等軟件算法也都跟eda相關。所以EDA技術好學不好學全看個人的努力程度和興趣。雖然學習EDA是個漫長而痛苦的過程,多看資料多學習最后一定會學有所成的!那么我們來看看如何高效的學習EDA技術:
1、拿到EDA教程,我們需要了解它編寫內容的組成部分,然后有所取舍的去看,首先是了解EDA的概念,然后知道為什么要學習它!
2、通常情況下,我們通過第一章作者對EDA的介紹來了解它,EDA器件可以分為FPGA和CPLD,其實這2個器件沒有很大的區(qū)別,只是內部有部分不一樣,但是都是屬于EDA范疇!
3、了解完芯片后,我們應該學習編譯軟件了,一般我們接觸的都是Quartues ii軟件,我們要學習如何使用它,這樣我們才能把程序下載到芯片里去工作
4、接著該硬件描述語言出場了,我們可以學習vhdl 或者verilog HDL硬件描述語言,這2種語言中verilog HDL描述結構更加方便一些,當然vhdl 也不錯!也可以2種都學習!
5、光學習軟件和語言是不行的,我們還需要看前輩們是怎么設計硬件結構的,看作者給出例子,學習這些小器件的編程方法,再去電腦上編寫一下,看自己是否也能把程序寫出來!
6、最后,我們還是應該去做做實驗了,在實驗箱里驗證自己寫的程序到底對不對,先在QUARTUES II軟件上仿真程序,然后下載到實驗箱里,基本上只要功能仿真對了,實驗結果也是對的!
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