EDA技术案例教程配套教材课件完整版电子教案.pptx

EDA技术案例教程;;第1章 绪论;1.1 什么是EDA技术;　　EDA技术融合了电子技术、计算机技术、信息技术和智能化技术的最新成果，极大地提高了电子电路设计的效率和可操作性，减轻了设计人员的工作强度。这类软件目前已有很多种，其主要功能是辅助进行三方面的设计工作：芯片设计、电子电路设计、PCB设计。没有EDA技术的支持，想要完成上述超大规模集成电路的设计制造是不可想象的。反过来，生产制造技术的不断进步又必将对EDA技术提出新的要求。回顾EDA技术的发展历程，可将电子设计技术分为三个阶段。;　　EDA代表了当今电子设计技术的最新发展方向，它的基本特征是使用硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)进行电子设计。设计人员按照“自顶向下”(Top-Down)的设计方法，首先对整个系统进行方案设计和功能划分，然后采用硬件描述语言对系统的功能进行描述，并对系统的行为进行仿真和验证，再通过综合优化工具生成门级网表(表示低层电路连接方式的文件)，最后在可编程逻辑器件或专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)芯片上完成物理实现。这样的设计方法称为高层次的电子设计方法。;　　电子设计大致可分为物理级设计、电路级设计和系统级设计三个层次。　　电路级设计工作流程如图1-1所示。电子工程师接受系统设计任务后，首先确定设计方案，同时要选择能实现该方案的合适元件，然后根据具体的元件设计电路原理图。接着进行第一次仿真，包括数字电路的逻辑模拟、故障分析，模拟电路的交直流分析、瞬态分析。系统在进行仿真时，必须要有元件模型库的支持，计算机上模拟的输入输出波形代替了实际电路调试中的信号源和示波器。这一次仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。;;　　仿真通过后，根据原理图产生的电气连接网络表进行PCB的自动布局布线。在制作PCB之前还可以进行后分析，包括热分析、噪声及串扰分析、电磁兼容分析、可靠性分析等，并且可以将分析后的结果参数反标回电路图，进行第二次仿真，也称为后仿真。这一次仿真主要是检验PCB在实际工作环境中的可行??。　　由此可见，电路级的设计技术使电子工程师在实际的电子系统产生前，就可以全面地了解系统的功能特性和物理特性，从而将开发风险消灭在设计阶段，缩短了开发时间，降低了开发成本。;　　进入20世纪90年代以来，电子信息类产品的开发明显出现两个特点：　　一是产品的复杂程度加深；　　二是产品的上市时限紧迫。然而电路级设计本质上是基于门级描述的单层次设计，设计的所有工作(包括设计输入、仿真和分析、设计修改等)都是在基本逻辑门这一层次上进行的，显然这种设计方法不能适应新的形势，而EDA技术则引入了一种高层次的电子设计方法，也称为系统级的设计方法。;　　高层次设计是一种“概念驱动式”设计，设计人员无需通过门级原理图描述电路，而是针对设计目标进行功能描述。由于摆脱了电路细节的束缚，设计人员可以把精力集中于创造性的方案与概念构思上，一旦这些概念构思以高层次描述的形式输入计算机，EDA系统就能以规则驱动的方式自动完成整个设计。这样，新的概念得以迅速有效地成为产品，大大缩短了产品的研制周期。不仅如此，高层次设计只是定义系统的行为特性，可以不涉及实现工艺，在厂家综合库的支持下，利用综合优化工具可以将高层次描述转换成针对某种工艺优化的网表，使工艺转化变得轻松容易。具体的系统级设计工作流程如图1-2所示。;;　　高层次设计步骤如下：　　第一步：确定设计方案。　　按照“自顶向下”的设计方法进行系统规划。　　第二步：设计输入。　　输入HDL代码，这是高层次设计中最为普遍的输入方式。此外，还可以采用图形输入方式(原理图、状态图、波形图等)，此方式具有直观、容易理解的优点。　　;　　第三步：源代码仿真。　　对于大型设计，还要进行代码级的功能仿真，主要是检验系统功能设计的正确性，因为对于大型设计，综合、适配要花费数小时，在综合前对源代码仿真，就可以大大减少设计重复的次数和时间。;　　第四步：综合(Synthesize)。　　利用综合器对HDL源代码进行综合优化处理，生成门级描述的网表文件，这是将高层次的语言描述转化为硬件电路的关键步骤。综合优化是针对ASIC芯片供应商的某一产品系列进行的，所以综合的过程要在相应的厂家综合库的支持下才能完成。综合后，可利用产生的网表文件进行适配前的仿真，仿真过程不涉及具体器件的硬件特性，是较为粗略的。;　　第五步：适配(Fit)。　　利用适配器将综合后的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作，包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化、布局布线。适配完成后，产生多项设计结果