電子設(shè)計自動化的特點
電子設(shè)計自動化(EDA:Electronic Design automation)是將計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于電子設(shè)計過程中而形成的一門新技術(shù)。下面我們一起分析一下電子設(shè)計自動化的特點，喜歡的朋友快來看看吧!
電子設(shè)計自動化的發(fā)展優(yōu)勢
一、電子設(shè)計自動化技術(shù)概述
2世紀(jì)末，電子設(shè)計技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，現(xiàn)代電子設(shè)計技術(shù)的核心已日趨轉(zhuǎn)向基于計算機(jī)的電子設(shè)計自動化技術(shù)，即EDA(ElectronicDesignAutomation)技術(shù)。EDA技術(shù)就是依賴功能強(qiáng)大的計算機(jī)，在EDA工具軟件平臺上，對以硬件描述語言HDL(HardwareDescriptionLanguage)為系統(tǒng)邏輯描述手段完成的設(shè)計文件，自動地完成邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合、結(jié)構(gòu)綜合(布局布線)，以及邏輯優(yōu)化和仿真測試，直至實現(xiàn)既定的電子線路系統(tǒng)功能。EDA技術(shù)在硬件實現(xiàn)方面融合了大規(guī)模集成電路制造技術(shù)，IC版圖設(shè)計技術(shù)、ASIC測試和封裝技術(shù)、FPGA/CPLD編程下載技術(shù)、自動測試技術(shù)等;在計算機(jī)輔助工程方面融合了計算機(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)、計算機(jī)輔助工程(CAE)技術(shù)以及多種計算機(jī)語言的設(shè)計概念;而在現(xiàn)代電子學(xué)方面則容納了更多的內(nèi)容，如電子線路設(shè)計理論、數(shù)字信號處理技術(shù)、數(shù)字系統(tǒng)建模和優(yōu)化技術(shù)及長線技術(shù)理論等。
二、電子設(shè)計自動化技術(shù)的發(fā)展歷程
EDA技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了一個由淺到深的過程。2世紀(jì)7年代，隨著中小規(guī)模集成電路的開發(fā)應(yīng)用，傳統(tǒng)的手工制圖設(shè)計印刷電路板和集成電路的方法已無法滿足設(shè)計精度和效率的要求，因此工程師們開始進(jìn)行二維平面圖形的計算機(jī)輔助設(shè)計，以便把人們從繁雜、機(jī)械的版圖設(shè)計工作中解脫出來，這就產(chǎn)生了第一代EDA工具。到了8年代，為了適應(yīng)電子產(chǎn)品在規(guī)模和制作上的需要，隨之出現(xiàn)了以計算機(jī)仿真和自動布線為核心技術(shù)的第二代EDA技術(shù)。其特點是以軟件工具為核心，通過這些軟件完成產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計、分析、生產(chǎn)、測試等各項工作。9年代后，EDA技術(shù)繼續(xù)發(fā)展，出現(xiàn)了以高級語言描述、系統(tǒng)級仿真和綜合技術(shù)為特征的第三代EDA技術(shù)。它的出現(xiàn)，極大地提高了系統(tǒng)設(shè)計的效率，使廣大的電子設(shè)計師開始實現(xiàn)“概念驅(qū)動工程”的夢想。設(shè)計師們擺脫了大量的輔助設(shè)計工作，而把精力集中于創(chuàng)造性的方案與概念構(gòu)思上，從而極大地提高了設(shè)計效率，縮短了產(chǎn)品的研制周期。由此可見，EDA技術(shù)可以看做是電子CAD的高級階段。EDA工具的出現(xiàn)，給電子系統(tǒng)設(shè)計帶來了革命性的變化。隨著Intel公司Pentium處理器的推出，Xilinx等公司幾十萬門規(guī)模的FPGA的上市，以及大規(guī)模的芯片組和高速、高密度印刷電路板的應(yīng)用，EDA技術(shù)在仿真、時序分析、集成電路自動測試、高速印刷電路板設(shè)計及操作平臺的擴(kuò)展等方面都面臨著新的巨大的挑戰(zhàn)。這些問題實際上也是新一代EDA技術(shù)未來發(fā)展的趨勢。
三、電子設(shè)計自動化技術(shù)的優(yōu)勢
在傳統(tǒng)的數(shù)字電子系統(tǒng)或IC設(shè)計中，手工設(shè)計占了較大的比例。一般先按電子系統(tǒng)的具體功能要求進(jìn)行功能劃分，然后將每個電子模塊畫出真值表，用卡諾圖進(jìn)行手工邏輯簡化，寫出布爾表達(dá)式，畫出相應(yīng)的邏輯線路圖，再據(jù)此選擇元器件，設(shè)計電路板，最后進(jìn)行實測與調(diào)試。手工設(shè)計方法主要有以下缺點：復(fù)雜電路的設(shè)計、調(diào)試十分困難;由于無法進(jìn)行硬件系統(tǒng)功能仿真，如果某一過程存在錯誤，查找和修改十分不便;設(shè)計過程中產(chǎn)生大量文檔，不易管理;對于IC設(shè)計而言，設(shè)計實現(xiàn)過程與具體生產(chǎn)工藝直接相關(guān)，因此可移植性差;只有在設(shè)計出樣機(jī)或生產(chǎn)出芯片后才能進(jìn)行實測。與之相比，EDA技術(shù)的優(yōu)勢則顯而易見。
1.用HDL對數(shù)字電子系統(tǒng)進(jìn)行抽象的行為與功能描述到具體的內(nèi)部線路結(jié)構(gòu)描述，從而可以在電子設(shè)計的各個階段、各個層次進(jìn)行計算機(jī)模擬驗證，保證設(shè)計過程的正確性，可以大大降低設(shè)計成本，縮短設(shè)計周期。
2.EDA工具之所以能夠完成各種自動設(shè)計過程，關(guān)鍵是有各類庫的支持，如邏輯仿真時的模擬庫、邏輯綜合時的綜合庫、版圖綜合時的版圖庫、測試綜合時的測試庫等。
3.某些HDL語言也是文檔型的語言(如VHDL)，極大地簡化設(shè)計文檔的管理。
4.EDA技術(shù)中最為令人矚目的功能，即最具現(xiàn)代電子設(shè)計技術(shù)特征的功能是日益強(qiáng)大的邏輯設(shè)計仿真測試技術(shù)。這極大地提高了大規(guī)模系統(tǒng)電子設(shè)計的自動化程度。
5.傳統(tǒng)的電子設(shè)計方法至今沒有任何標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范加以約束，因此，設(shè)計效率低，系統(tǒng)性能差，開發(fā)成本高，市場競爭能力小。EDA技術(shù)的設(shè)計語言是標(biāo)準(zhǔn)化的，不會由于設(shè)計對象的不同而改變;它的開發(fā)工具是規(guī)范化的，EDA軟件平臺支持任何標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計語言;它的設(shè)計成果是通用性的，IP核具有規(guī)范的`接口協(xié)議。良好的可移植與可測試性，為系統(tǒng)開發(fā)提供了可靠的保證。
6.EDA技術(shù)最大的優(yōu)勢就是能將所有設(shè)計環(huán)節(jié)納入統(tǒng)一的自頂向下的設(shè)計方案中。
7.EDA不但在整個設(shè)計流程上充分利用計算機(jī)的自動設(shè)計能力，在各個設(shè)計層次上利用計算機(jī)完成不同內(nèi)容的仿真模擬，而且在系統(tǒng)板設(shè)計結(jié)束后仍可利用計算機(jī)對硬件系統(tǒng)進(jìn)行完整的測試。而傳統(tǒng)的設(shè)計方法，如單片機(jī)仿真器的使用僅僅只能在最后完成的系統(tǒng)上進(jìn)行局部的軟件仿真調(diào)試，在整個設(shè)計的中間過程是無能為力的。
四、電子設(shè)計自動化技術(shù)的展望目前，現(xiàn)代集成電路技術(shù)的發(fā)展使以現(xiàn)場可編程門陣列為代表的大容量可編程邏輯器件的等效門數(shù)迅速提高，其規(guī)模直逼標(biāo)準(zhǔn)門陣列，達(dá)到了系統(tǒng)集成的水平。特別是進(jìn)入2世紀(jì)9年代后，隨著CPLD、FPGA等現(xiàn)場可編程邏輯器件的逐漸興起，VHDL、Verilog等通用性好、移植性強(qiáng)的硬件描述語言的普及，ASIC技術(shù)的不斷完善，EDA技術(shù)在現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)和微電子技術(shù)應(yīng)用中起著越來越重要的作用。從通常意義上來說，現(xiàn)代電子系統(tǒng)的設(shè)計已經(jīng)再也離不開EDA技術(shù)的幫助了。
21世紀(jì)將是EDA技術(shù)的高速發(fā)展時期，并著眼于數(shù)字邏輯向模擬電路和數(shù)�；旌想娐返姆较虬l(fā)展。EDA將會超越電子設(shè)計的范疇進(jìn)入其他領(lǐng)域，隨著基于EDA的SoC設(shè)計技術(shù)的發(fā)展、軟硬核功能庫的建立、IP核復(fù)用，以及基于HDL的自頂向下的設(shè)計理念的確立，未來的電子系，設(shè)計(ESL)將不再是電子工程師們的專利。
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