电子EDA技术及发展与应用

第)*卷第,期乐山师范学院学报

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电子&’(技术及发展与应用!

李雪梅)

张建辉!

（)-乐山师范学院物理与电子信息科学系.四川乐山+)#""#；

四川绵阳+!)"""）!-西南科技大学成教网络学院，

摘要：现代电子设计技术的核心就是&’(技术。&’(技术是一门综合性学科，它打破了软件和硬件间的壁垒，代表了

电子设计技术和应用技术的发展方向。

关键词：&’(/电子系统/012’3415(/67’2中图分类号：819*)-:

文献标识码：(

文章编号：)""*$%+++;!""#

)概述

&’(是电子设计自动化（&=>?@ABCD?’>EDFC(G@BHIJ

耕火种的时代。

)-!计算机辅助设计0(’（0BHNG@>A(DL>L’>EDFC）从!"世纪:"年代以来，人们开始使用计算机来进行

缩写，是*"年代初从0(’（计算机辅助设计）、0(K@DBC）

（计算机辅助制造）、（计算机辅助测试）和0(&（计算机0(8辅助工程）的概念发展而来的。&’(技术是以计算机为工作平台，融合先进的微电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果根据硬件描述语言7’2（7IALMIA>’>E?ADN@DBC=ICJ完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、FGIF>）

综合及优化、布局布线、仿真以及对于特定目标芯片的适配编译和编程下载等工作，直至实现既定的电子线路系统功能。它打破了软件和硬件间的&’(技术是一门综合性学科，壁垒，代表了电子设计技术和应用技术的发展方向。&’(技术主要能对电子系统进行三方面的辅助设计工作，即O0设计、电子电路设计和10P设计。

电子系统的设计，根据计算机辅助设计技术介入的程度，一般可以分为三类：

并发展为可以进行电路功能O0版图设计和10P布局布线，

设计和结构设计，增加了原理图输入、逻辑仿真、电路性能分析和自动布局布线等功能。应该说0(’技术取得了巨大的成功。但由于各种软件千差万别，功能比较单一，自动化和智能化程度还不高，并没有把人从繁琐的设计工作中解放出来。

)-9电子设计自动化&’(

!"世纪*"年代进入&’(阶段。随着电子和计算机的

发展，电子产品的设计、测试及制造等各个环节，都已经与计算机系统紧密联系。现代电子产品在性能提高、集成度和精密度不断增加的同时，产品更新换代的周期越来越短，这就要求从产品的设计开始，到制造及测试等各个阶段必须是现提高效率，降低成本。它是0(’技术发展的必然产物，代电子设计技术的核心。

)-)人工设计方法

从方案的提出到验证和修改均由人工完成，其验证需

!&’(技术的基本特征

&’(代表了当今电子设计技术的最新发展方向，利用

电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计&’(工具，

要搭建实际电路来实现。此法花费大、效率低、制造周期长，而且目前很多的产品实际上已无法由人工来完成。属于刀

收稿日期：!""#$"!$!%

《现代电子技术&’(实验室建设》。!校级科研项目

作者简介：李雪梅（)*+#$），女，四川南充人，乐山师范学院物理与电子信息科学系副教授，主要从事电子技术基础教学及实验研究。

!9

电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出!"版图或#"$版图的整个过程在计算机上自动处理完成。设计者采用的设计方法是一种高层次的“自顶向下”的全新设计方法，这种设计方法首先从系统设计入手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计。在方框图一级进行仿真、纠错，并用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，在系统一级进行验证。然后，用综合优化工具生成具体门电路的网络表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板（#"$）或专用集成电路%&’即利用硬件描(!")。设计者的工作仅限于利用软件的方式，

述语言和*+&软件来完成对系统硬件功能的实现。由于设计的主要仿真和调试过程是在高层次上完成的，这既有利于早期发现结构设计上的错误，避免设计工作的浪费，又减少了逻辑功能仿真的工作量，提高了设计的一次性成功率。

由于现代电子产品的复杂度和集成度的日益提高，一般分离的中小规模集成电路组合已不能满足要求，电路设计逐步地从中小规模芯片转为大规模、超大规模（,(!；-,(!）芯片，具有高速度、高集成度、低功耗的可编程&(!"器件已蓬勃发展起来。在*+&技术中所用的大规模、超大规模（,(!、芯片被称为可编程&(!"芯片，这些可编程逻辑-,(!）器件自./年代以来，经历了#&,、0&,、"#,+、1#0&几个发展阶段，其中"#,+（复杂可编程逻辑器件）（现场21#0&可编程逻辑器件）属高密度可编程逻辑器件，目前集成度已高达3//万门2片以上，它将掩模&(!"集成度高的优点和可编程逻辑器件设计生产方便的特点结合在一起，特别适合于样品研制或小批量产品开发，使产品能以最快的速度上市，而当市场扩大时，它可以很容易地转由掩模&(!"实现，因此开发风险也大为降低。可以说"#,+21#0&器件，已成为现代高层次电子设计方法的实现载体。

硬件描述语言（4+,）是*+&技术的重要组成部分，是

积木式的方式，使复杂电路的设计、调试十分困难；如果某一过程存在错误，查找和修改十分不便；对于集成电路设计而言，设计实现过程与具体生产工艺直接相关，因此可移植性差；只有在设计出样机或生产出芯片后才能进行实测，因采而开发产品的周期长。而电子*+&技术则有很大不同，用可编程器件，通过设计芯片来实现系统功能。采用硬件描述语言作为设计输入和库%,8K6?67E的引入，由设计者定义器件的内部逻辑和管脚，将原来由电路板设计完成的大部分工作放在芯片的设计中进行。由于管脚定义的灵活性，大大减轻了电路图设计和电路板设计的工作量和难度，有效增强了设计的灵活性，提高了工作效率。并且可减少芯片的数量，缩小系统体积，降低能源消耗，提高了系统的性能和可靠性。能全方位地利用计算机自动设计、仿真和测试。

F电子*+&技术的应用

电子*+&技术发展迅猛，逐渐在教学、科研、产品设计

与制造等各方面都发挥着巨大的作用。在教学方面：几乎所有理工科（特别是电子信息）类的高校都开设了*+&课程。主要是让学生了解*+&的基本原理和基本概念、掌握用使用*+&工具进行电子电路课4+,描述系统逻辑的方法、

程的模拟仿真实验并在作毕业设计时从事简单电子系统的设计，为今后工作打下基础。具有代表性的是全国每两年举办一次大学生电子设计竞赛活动。在科研方面：主要利用电进行电路设计与路仿真工具（*L$或#(#!"*、-4+,等）仿真；利用虚拟仪器进行产品测试；将"#,+21#0&器件的开发应用到仪器设备中；从事#"$设计和&(!"设计等。例如在"+M&无线通信系统中，所有移动手机和无线基站都工作在相同的频谱，为区别不同的呼叫，每个手机有一个唯一的码序列，"+M&基站必须能判别这些不同观点的码序列才能分辨出不同的传呼进程；这一判别是通过匹配滤波器的输出显示在输入数据流中探测到特定的码序列；1#0&能提供良好的滤波器设计，而且能完成+(#高级数据处理功能，因而1#0&在现代通信领域方面获得广泛应用。在产品设计与制造方面：从高性能的微处理器、数字信号处理器一直到彩电、音响和电子玩具电路等，*+&技术不单是应用于前期的计算机模拟仿真、产品测试，而且也在#"$的制作、电子设备的研制与生产、电路板的焊接、&(!"的制作过程等有重要作用。可以说电子*+&技术已经成为电子工业领域不可缺少的技术支持。

*+&设计开发中的很重要的软件工具，-4+,的英文全名

是%-567489:(;55596?>54?68D=,?=9A?95E即：-4+,是作为电子设计主流硬件的描述语言。它具有很强的电路描述和建模能力，能从多个层次对数字系统进行建模和描述，从而大大简化了硬件设计任务，提高了设计效率和可靠性，用-4+,进行电子系统设计的一个很大的优点是设计者可以专心致力于其功能的实现，而不需要对不影响功能的与工艺有关的因素花费过多的时间和精力。例如一个F3位的而利加法器，利用图形输入软件需要输入G//至H///个门，用-4+,语言只需要书写一行“&I$J"”即可。使用硬件描述语言（4+,）可以用模拟仿真的方式完成以前必须设计和制作好的样机上才能进行的电子电路特性的说明和调试。能在系统行为级就发现可能出现的错误、问题，并加以多次反复修改论证，避免了物理级器件的损伤和多次制作，节约了时间和开发成本，缩短了电子系统开发的周期。

将*+&技术与传统电子设计方法进行比较可以看出，传统的数字系统设计只能在电路板上进行设计，是一种搭

N*+&常用软件

电子*+&工具软件种类繁多，按主要功能或主要应用场合，可分为电路设计与仿真工具、#"$设计软件、!"设计软件和"#,+21#0&设计工具。目前进入我国并具有广泛影响的*+&软件有：

NOH电子电路设计与仿真软件

电子电路设计与仿真工具主要有*L$、(#!"*2

#(#!"*、#6D>5P等。下面简单介绍前二个软件。

3N

（#）（2?@ABC>:A@DE=B>F6软件是加拿大GB?=@H>I2:;.@@HW6。它们的基本设计方法是借助于2*.软件，用原理

图、状态机、布尔表达式、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，最后用编程器或下载电缆，由目标器件实现。生产()*的厂家很多，但最有代表性的()*厂家为.

?CJ=GKHL=M=>FBA)?N公司在01世纪O1年代初推出

的电路仿真软件。可对各种数字逻辑电路、模拟电路和模数混合电路进行仿真。2:;软件对电路的输入采用原理图输入方式，界面直观，易学易懂。该软件提供的虚拟仪器种类型多，与实际仪器外型用其操作基本一致，可以象实际一样调节和使用。软件提供的元器件有上千种，内容丰富，器件齐全。可完成瞬态+稳态分析、时域和频域分析、线性和非线性分析、噪声分析和失真分析等电路分析方法十四种之多。它的许多功能模仿了P(G’2的设计，但分析功能比P(G’2稍少一些。

（0）P(G’29PCKQQC?它是当今2KSFHTCT6是美国加州大学推出的电路分析软件，世界上应用最广泛，影响最大的，功能最强大的模拟和数字电路混合仿真2*.软件，现在它被视为国际上模拟电子电路性能的一个标准。它不仅可以采用文本输入，又可采用电子电路原理图的图形输入。

ZC=公司。

()*的开发工具一般由器件生产厂家提供，但随着器

件规模的不断增加，软件的复杂性也随之提高，目前在国际上具有代表性的2*.软件通常由专门的软件公司与生产厂家合作，推出功能强大的设计软件。著名的公司有P[\I

V(P[P公司、’.*2\’2公司、.].\M公司等。其具有代

、表性的一些常用集成软件如下：（#）.)M2^.：/.Z_（0）、()‘PGG、a‘.^M‘PGG；).MMG’2：CTS2Z(2^MP[PI

CTSPWBH@CA、CTS*=TCLB2YS=@?P[PM2/、CTS’V/(G)IM2/、

（7）、2^、(.’U*2PG-\2^ZG)G\Z：,V‘\*.MGV\、GP2。

b2*.技术发展趋势

由于更大规模的,(-.和2*.技术在进入0#世纪后，

在仿真和设计两方面支持标准硬件’()*器件的不断推出，

描述语言的功能强大的2*.软件不断更新、增加，使电子电子技术全方位纳入2*.领2*.技术得到了更大的发展。

域，更加互为包2*.使得电子领域各学科的界限更加模糊，容，突出表现在以下几个方面：使电子设计成果以自主知识产权的方式得以明确表达和确认成为可能；基于2*.工具的.PG’设计标准单元已涵盖大规模电子系统及G(核模块；软硬件G(核在电子行业的产业领域、技术领域和设计应用领域得到进一步确认；PA’高效低成本设计技术的成熟。

随着半导体技术、集成技术和计算机技术的迅猛发展，电子系统的设计方法和设计手段都发生了很大的变化。可以说电子2*.技术是电子设计领域的一场革命。传统的“固定功能集成块_连线”的设计方法正逐步地退出历史舞台，而基于芯片的设计方法正成为现代电子系统设计的主流。作为高等院校有关专业的学生和广大的电子工程师了解和掌握这一先进技术是势在必行，这不仅是提高设计效率的需要，更是时代发展的需求，只有掌握了2*.技术才有能力参与世界电子工业市场的竞争，才能生存与发展。

4&0(’;设计软件

如(’;9(@CB?=NU’C@>QC?;AH@N6设计软件种类很多，

(@A?==(P*等等。目前我国用

得最多的应属(@A?=FI

BA

校的电路专业还专门开设这门课程，几乎所有的电路公司都用到它。它是一个完整的全方位电路设计系统，包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印刷电路板设计（包括印刷电路板自动布局布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、电路表格生成、支持宏操作等功能。并（客户+服务器）体系结构，同时还兼容其具有’

它一些设计软件的文本格式。使用多层印制电路板的自动布线，可实现高密度(’;的#11X布通率。(@A?=

4&7()*设计工具

()*9(@AL@HKKHE*=JC>=6是一种由用户根据需

要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。目前主要有两大类：’()*9’AKS

电子工业出版社%0110&"#$徐志军%徐光辉&’()*+,(-.的开发与应用"/$&北京：

"0$杜玉远&2*.设计快速入门"3$&电子世界%0114%5#6!04&

"7$王锁平8龚建荣&2*.技术及发展趋势"3$&电子世界%0110%9#06!4&

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