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    文档语言:Simplified Chinese
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    文档作者:KongXiangFeng
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    第1章 EDA 概 述
    集成电路技术和计算机技术的发展使得数字系统的设计理论,设计方法和设计手段发生了很大的变化.尤其是进入21世纪以来,电子设计自动化(docsou.comsign docsou.comn,EDA)和电子系统设计自动化(Electronic docsou.comsign docsou.comDA)已成为现代电子系统设计和制造的主要技术手段.
    本章重点介绍EDA工具在现代数字系统设计中的角色,设计流程和学习方法.通过介绍EDA工具的发展历程,向读者阐述现代数字系统的发展方向和设计理念.通过描述EDA工具的设计流程,使读者可以了解利用EDA工具进行设计输入,综合优化,布局布线和下载仿真等操作的概念和方法.通过总结的学习重点和学习方法,力求使读者更快地掌握现代数字系统设计的EDA技术.
    本章重点:
    EDA技术发展和应用
    EDA工程设计流程
    EDA集成开发工具
    1.1 EDA工程简介
    EDA工程是现代电子信息工程领域中一门发展迅速的新技术.它是以计算机为工作平台,以EDA软件工具为开发环境,以硬件描述语言为主要表达方式,以大规模可编程器件为设计载体,以ASIC,SOC,FPGA芯片为目标器件,以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化设计过程.作者认为EDA的定义有广义和狭义之分,广义定义EDA包括半导体工艺设计自动化,可编程器件设计自动化,电子系统设计自动化,印制电路板设计自动化,仿真与测试故障诊断自动化等.狭义定义的EDA就是电子设计自动化,即通过相关的开发软件,自动完成用软件方式设计的电子系统到硬件系统的逻辑编译,化简,分割,综合,优化,以及布局布线,逻辑仿真等工作,最终完成对于特定目标芯片的适配编译,逻辑映射,编程下载,从而形成集成电子系统,不包含电子生产自动化.
    EDA工程在电子系统设计中得到广泛应用,主要是因为它具有以下几个特点.
    用软件的方式设计硬件;
    用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由相关软件自动完成的;
    在设计过程中可以用软件进行各种仿真验证;
    现代EDA工具具有高层综合和优化功能,能够在系统级进行综合,优化和仿真,从而缩短设计周期,提高工作效率;
    系统可以现场编程,在线升级;
    整个系统易集成,体积小,功耗低且可靠性高;
    带有嵌入IP核的ASIC设计,提供软硬件协同设计;
    提供开放和标准化的操作环境,容易实现资源共享和设计移植;
    支持并行设计,适合团队协作,分工设计.
    本书主要讲解VHDL在FPGA中的使用原则和设计方法.对于可编程器件来说,EDA技术主要有四个方面.
    可编程逻辑器件,即应用EDA技术完成电子系统设计的载体.
    硬件描述语言(VHDL 或者 Verilog).它用来描述系统的结构和功能,是EDA的主要表达手段.
    配套的软件工具.它用来完成电子系统的智能化设计.
    实验开发系统.在整个EDA设计电子系统的过程中,实验开发系统是实现可编程器件下载和验证的工具,因而尤为重要.
    综上所述,采用EDA工程技术进行电子系统的设计,不仅可以大大缩短设计周期,降低成本,还可以提高设计质量,实现资源共享.所以,EDA技术是现代电子系统设计发展的必然趋势.
    1.2 EDA技术的发展历程和未来展望
    伴随着计算机,集成电路以及电子系统设计的发展,EDA技术已经成为现代电子设计的核心.它的发展融合了应用电子技术,智能技术,计算机图形学,拓扑学以及计算机数学等多学科最新的成果,是现代电子设计的主要技术手段.因而,无论是电子系统设计还是集成电路芯片设计,如果没有EDA技术的支持都将难以完成.
    现代EDA技术是20世纪90年代初从计算机辅助设计,辅助制造和辅助测试等工程概念发展而来的.它主要经历了计算机辅助设计(Computer docsou.comsign,CAD),计算机辅助工程设计(Computer Aided docsou.comsign,CAED)和电子设计自动化(Electronic docsou.comsign docsou.comn,EDA)三个阶段.
    1.2.1 计算机辅助设计阶段
    早期的电子系统设计是采用分立元件,随着MOS晶体管技术的发展,集成电路的应用越来越广泛,硬件系统设计进入了初级阶段.该阶段的硬件系统大量选用中小规模的集成电路,通过将这些器件焊接到电路板上做成初级的电子系统.
    由于工程师对图形符号的使用受限,传统的人工布线难以满足高度复杂的产品要求且效率低下.此时,人们开始将这些繁杂的工作用二维图形编辑与分析工具完成,比较有代表性的是docsou.com的Tango布线软件和用于电路模拟的SPICE软件.由于20世纪70年代计算机性能的限制,EDA技术所能完成的设计工作非常有限且性能较差.此时的工程师主要借助计算机完成PCB板的布局布线,电路性能模拟,逻辑仿真和预测.

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