EDA技术发展与应用

EDA技术发展与应用（共11篇）

EDA技术发展与应用 篇1

摘要：进入21世纪以来, 人类全面进入了信息产业主导的知识经济时代, 信息领域正在发生一场巨大的变革, 其先导力量和决定性因素正是微电子集成电路。由于微电子技术的高速发展, 由IC芯片构成的数字电子系统朝着规模大、体积小、速度快的方向飞速发展, 而且发展速度越来越快。随着电子工程与计算机科学的迅猛发展, 电子器件在最近几十年经历了从小规模集成电路 (SSI) 、中规模集成电路 (MSI) 到大规模集成电路 (LSI) 以至超大规模集成电路 (VLSI) 的发展历程。设计方法也发生了转变, 由原来的手工设计到现在的电子设计自动化 (EDA) 设计, 它正广泛应用在现代数字系统设计中。集成电路发展经历了电路集成、功能集成、技术集成, 直至今天基于计算机软硬件的知识集成, 这标志着传统电子系统已全面进入现代电子系统阶段, 这也被誉为进入3G时代, 即单片集成度达到1G个晶体管、器件工作速度达到1GHz、数据传输速率达到1Gbps。

关键词：EDA技术,集成电路,电子系统

EDA技术基于计算机辅助设计, 它融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理技术、智能化技术等多种技术发展到一定阶段的产物, 来实现电子产品的自动化设计。EDA是现代电子设计技术的核心, 在现代集成电路设计中占据非常重要地位。而FPGA (Field Programmable Gate Array, 现场可编程门阵列) 作为可编程逻辑器件的典型代表, 它的出现及日益完善适应了当今时代的数字化发展浪潮, 它正广泛应用在现代数字系统设计中。

1 EDA技术的发展

EDA是电子设计自动化 (Electronic Design Automation) 的缩写。EDA技术是以大规模可编程逻辑器件为设计载体, 以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式, 以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具, 通过有关的开发软件, 自动完成用软件的方式设计电子系统到硬件系统的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化, 逻辑布局布线、逻辑仿真。完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作, 最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术。

EDA技术是伴随着计算机、集成电路、电子系统的设计发展起来的, 大致可以分为三个发展阶段。20世纪70年代的CAD (计算机辅助设计) 阶段:这一阶段的主要特征是利用计算机辅助进行电路原理图编辑, PCB布局布线, 使得设计师从传统高度重复繁杂的绘图劳动中解脱出来。20世纪80年代的CAE (计算机辅助工程设计) 阶段:这一阶段的主要特征是以逻辑摸拟、定时分析、故障仿真、自动布局布线为核心, 重点解决电路设计的功能检测等问题, 使设计而能在产品制作之前预知产品的功能与性能。20世纪90年代是EDA (电子设计自动化) 阶段:这一阶段的主要特征是以高级描述语言, 系统级仿真和综合技术为特点, 采用“自顶向下”的设计理念, 将设计前期的许多高层次设计由E-DA工具来完成。支持硬件描述语言的EDA工具的出现, 使复杂数字系统设计自动化成为可能, 只要用硬件描述语言将数字系统的行为描述正确, 就可以进行该数字系统的芯片设计与制造。

进入21世纪, 全定制和定制专用集成电路正成为新的发展热点, 专用集成电路的设计与应用必须依靠专门的EDA工具, 因此EDA技术在功能仿真、时序分析、集成电路自动测试、高速印刷电路板设计及操作平台的扩展等方面都面临着新的巨大的挑战。有专家认为, 21世纪将是EDA技术的高速发展期, EDA技术将是对21世纪产生重大影响的十大技术之一。

2 EDA技术的主要内容

EDA技术涉及面很广, 内容丰富, 从教学和实用的角度看, 主要应掌握如下4个方面的内容:一是大规模可编程逻辑器件;二是硬件描述语言;三是软件开发工具;四是实验开发系统。其中, 大规模可编程逻辑器件是利用EDA技术进行电子系统设计的载体, 硬件描述语言是利用EDA技术进行电子系统设计的主要表达手段, 软件开发工具是利用EDA技术进行电子系统设计的智能化的自动设计工具, 实验开发系统则是利用EDA技术进行电子系统设计的下载工具及硬件验证工具。

现代EDA技术是采用高级语言描述, 具有系统级仿真和综合能力, 它主要采用并行工程 (Concurrent Engineering) 设计和自顶向下 (Top-down) 设计方法, 其基本思想是从系统总体要求出发, 分为行为描述、寄存器传输级描述、逻辑综合三个层次, 将设计内容逐步细化, 最后完成整体设计, 这是一种全新的设计思想与设计理念。

3 EDA技术的应用

EDA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:几乎所有理工科类的高校都开设了EDA课程。主要是让学生了解EDA的基本原理和基本概念、掌握用HDL描述系统逻辑的方法、使用EDA工具进行电子电路课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。在科研方面:主要利用电路仿真工具进行电路设计与仿真;利用虚拟仪器进行产品调试;将CPLD/FPGA器件的开发应用到仪器设备中。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, EDA技术不单是应用于前期的计算机模拟仿真、产品调试, 而且也在PCB的制作、电子设备的研制与生产、电路板的焊接等有重要作用。

4 EDA技术的设计流程

EDA技术是将传统的“电路设计———硬件搭试———调试焊接”模式变为“功能设计———软件模拟———编程下载”方式, 设计人员只需一台微机和相应的开发工具即可研制出各种功能电路。EDA技术将电子产品设计从软件编译、逻辑化简、逻辑综合、仿真优化、布局布线、逻辑适配、逻辑影射、编程下载、生成目标系统的全过程在计算机及其开发平台上自动处理完成。

结束语

EDA技术在现代数字系统和微电子技术应用中起着越来越重要的作用。从通常意义上来说, 现代电子系统的设计是离不开EDA技术的。EDA技术目前正处于高速发展阶段, 每年都有新的EDA工具问世, 我国EDA技术的应用水平长期落后于发达国家, 因此, 广大电子工程人员应该尽早掌握这一先进技术, 这不仅是提高设计效率的需要, 更是我国电子工业在世界市场上生存、竞争与发展的需要。

参考文献

[1]杜玉远.EDA设计快速入门[J].电子世界, 2004 (1) :24.[1]杜玉远.EDA设计快速入门[J].电子世界, 2004 (1) :24.

[2]符兴昌.EDA技术在数字系统设计分析中的应用[J].微计算机信息, 2006, 5-2:267-269.[2]符兴昌.EDA技术在数字系统设计分析中的应用[J].微计算机信息, 2006, 5-2:267-269.

[3]曾繁泰.EDA工程概论[M].北京:清华大学出版社, 2002.[3]曾繁泰.EDA工程概论[M].北京:清华大学出版社, 2002.

[4]潘松.EDA技术实用教程[M].北京:科学出版社.2002, 10.[4]潘松.EDA技术实用教程[M].北京:科学出版社.2002, 10.

EDA技术发展与应用 篇2

应用EDA技术培养学生创新能力

通过长期的电子技术基础理论教学实践,尤其是近几年EDA技术的应用,提出了把EDA技术应用在课堂教学中,培养学生的综合创新能力,产生了良好的`教学效果.学生在参加全国大学生电子设计竞赛中采用EDA技术制作的课题获国家一等奖.

作 者：董兴文 王明生 宋暖 作者单位：空军航空大学基础基地,吉林,长春,130022刊 名：黑龙江科技信息英文刊名：HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(3)分类号：G71关键词：EDA技术 电子设计竞赛 创新能力

浅析电子设计中EDA技术的应用 篇3

【关键词】电子设计;EDA技术;技术应用

引言

电子技术在信息化时代得到了高速发展，各类电子产品成为了人们生活中不可或缺的一部分，随着电子产品附带的功能逐渐增多以及性能方面的拓展，人们对电子技术提出了更高的要求。集成电路制造技术和电子设计是推动电子产品发展的主要动力，其中电子设计更是以前沿尖端的EDA技术为核心，在电子技术不断取得突破的今天，CPLD、FPGA可编程逻辑器件也越来越多的应用于电子设计，为电子设计带来了广阔发展空间和适应各项需求的灵活性。

1.EDA技术的特点与应用

（1）FPGA/CPLD的编程方式较易实现无线编程、红外编程、超声编程，或通过电话线远程在线编程，并且具有良好的加密功能。

（2）不存在MCU所特有的复位不可靠和PC跑飞等固有缺陷，还可将整个系统下载于同一芯片中，缩小了体积，易于管理与屏蔽，从而具有高可靠性。

（3）对于复杂多变的通信协议来说，利用VHDL进行FPGA编程高效、灵活，并且能够快速适应标准的升级，实际上FPGA的大容量、高速、高性能的发展趋势正是为了迎合通信领域应用的需要。

（4）器件的功能块可以同时工作，能够实现指令级、比特级、流水线级甚至是任务级的并行执行，加快了运算速度，由FPGA实现的运算系统可以达到现有通用处理器的数百甚至上千倍。将EDA技术应用于电子系统设计，能减小设备体积，降低功耗，提高电路的可靠性，减少上市时间，将设计风险降至最小，是数字系统设计的发展方向。在数字信号处理领域，传统的设计方法有2种：

a.采用DSP处理器，如TMS320系列微处理器;b.采用固定功能的DSP器件或ASIC器件。随着DSP系统复杂程度和功能要求的提高，这些DSP解决方案暴露出缺陷：DSP处理器方案成本低，但软件处理数据不可能有很强的实时性能，限制了在高速和实时系统中的应用;固定功能的DSP器件或ASIC器件可以提供很好的实时性能，但灵活性太差。相对DSP处理器，FPGA可以由设计者根据算法的内在并行结构设计合适的处理阵列，避免前者串行执行指令的低效;相对ASIC，FPGA可避免初期巨大的开发投资，并且拥有如微处理器的通用性和灵活性。加之FPGA内部大都提供了RAM、双口RAM和FIFO-RAM等存储体结构，所以FPGA可以完全取代通用DSP芯片或作为通用DSP芯片的协处理器进行工作。如果将通用DSP和FPGA融合在一起，把需要多个时钟周期的运算交给FPGA完成，DSP芯片主要完成单时钟的运算并控制FPGA的“可再配置计算”功能，可更好地把二者的优势发挥出来。

2.电子设计中EDA技术应用需注意的问题

在电子设计中应用EDA技术需要注意以下几点：

①在电子电路设计的时候，延时时间具有不确定性的特征，以及自动编译的部分电路可能会成为赘余，所以电子设计中采用EDA时，反向器的个数不易为偶数并联连接;②输入引脚要保持接地，不能处于悬空的状态，驱动的时候要保证是有源信号;③各个器件的电源要保持接地状态，需要的时候要对各个连接进行滤波和解耦处理;④设计的过程中，逻辑单元和引脚都要留出多余的部分，便于后期的扩展设计或者是设计修改;⑤需要采取一定的冷却处理，避免各个器件使用的时候过热。

3.EDA技术设计流程解析

3.1 源程序的编辑、编译及行为仿真

一项工程的设计首先需利用EDA工具的文本编辑器或图形编辑器将它用文本方式（VHDL程序方式）或图形方式（流程图方式和状态图方式）表示出来。这两种表达方式必须首先通过EDA工具进行排错编译，变成VHDL文件格式，为进一步的逻辑综合作准备。在逻辑综合以前可以先对VHDL所描述的内容进行行为仿真，即将VHDL设计源程序直接送到VHDL仿真器中仿真。

3.2 目标器件

逻辑透配就是将由综合器产生的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作，其中包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化、布线与操作等，配置于指定的目标器件中，产生最终的下载文件。随后，可进行时序仿真。时序仿真是将布线器/适配器所产生的VHDL网表文件送到VHDL仿真器中所进行的仿真。该仿真已将器件特性考虑进去了，因此可以得到精确的时序仿真结果。如果编译、综合、布线/适配和行为仿真、功能仿真、时序仿真等过程都没有发现问题，即满足原设计的要求，就可以将由CPLD/FPGA布线/适配器产生的配置/下载文件通过编程器或下载电缆载入目标芯片CPLD或FPGA中。

3.3 硬件仿真与测试

在电子设计当中，经常会通过FPGA来完成对电子系统设计的功能检测，检测完成之后通過VHDL进行设计，最后呈现结果。这是硬件的仿真过程。而硬件的测试过程是指针对于CPLD以及FPGA直接应用到设计的过程当中，将文件下载之后，对电子设计过程进行功能检测。在对EDA技术进行的功能及时序仿真阶段，如果在仿真过程中没有发现任何问题，就可以将生成的文件下载到目标芯片当中。在这个过程中，应当注意以下几个重要事项：

①不可以采取反相器串联法来构成“延时电路”。

②在输入引脚时不可以悬空，必须通过有源信号进行驱动，将不使用的引脚进行接地。

③器件电源和接地的地线引脚应当要可靠连接。

④为了方便EDA技术应用的扩展和设计，在对要使用的器件进行选择时，要使得逻辑单元以及引脚要有一定的数量余量。

⑤要注意把握好环境的变化，防止对器件造成过热引起故障。

4.8255A芯片设计中EDA技术的应用分析

4.1 8255A端口及构造体说明

该设计模块中PPI端口一共定义了40个引脚，定义与8255A是相同的。端口的构造体许多都是输入输出的双向引脚，其端口是相互对应的。在芯片端口的构造体内部，都是通过bus-in和bus-out总线来实现。

4.2 构造体进程说明

PPI的构造体包括5个进程，主要是读进程、写进程以及形成pa、pb、pc三态输出进程。其中pa、pb和pc进程比较简单，不需要做详细说明，在这里主要分析读、写两个进程。

（1）读进程工作就是指在片选信号和读信号都有效时，从各个端口对外部设备提供的信息数据进行读入。此外读进程对数据线总线的信息数据进行描述并且通过三态缓冲器进行实现。

（2）写进程工作就是在片选信号和写信号有效时，将总线上的数据信息写入到bus-out总线上，与此同时，将总线上的最高数据位进行寄存器保存，便于以后对使用方式的判别。因为在写进程中，VHDL语言编程方法与读进程中的十分相似，再加上源程序比较长，所以本文没有给出详细的源程序。

5.结语

可以说EDA技术的应用为电子设计行业带来了一次技术上的革新，这就要求电子设计工程师要熟练掌握好EDA技术，在提高效率的同时，开发出更多具有高性能的电子产品。使得EDA技术更好地适应社会发展，增强自身竞争实力，并推动电子系统不断向集成化、大规模化的方向快速发展。

参考文献

[1]卢紫毅，肖梓祥.对可编程ASIC发展新趋势的探讨[J].现代电子技术，2001（3）：11-13.

EDA技术的发展与应用 篇4

人类社会已进入到高度发达的信息化社会,信息社会的发展离不开电子产品的进步。现代电子产品在性能提高、复杂度增大的同时,价格却一直呈下降趋势,而且产品更新换代的步伐也越来越快,实现这种进步的主要原因就是生产制造技术和电子设计技术的发展。

2 EDA技术的发展

回顾近30年电子设计技术的发展历程,可将EDA技术分为三个阶段。

二十世纪七十年代为CAD阶段,这一阶段人们开始用计算机辅助进行IC版图编辑和PCB布局布线,取代了手工操作,产生了计算机辅助设计的概念。

二十世纪八十年代为CAE阶段,与CAD相比,除了纯粹的图形绘制功能外,又增加了电路功能设计和结构设计,并且通过电气连接网络表将两者结合在一起,以实现工程设计,这就是计算机辅助工程的概念。CAE的主要功能是:原理图输入、逻辑仿真、电路分析、自动布局布线、PCB后分析。

3 ESDA技术的基本特征

ESDA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:设计人员按照“自顶向下”的设计方法,对整个系统进行方案设计和功能划分,系统的关键电路用一片或几片专用集成电路(ASIC)实现,然后采用硬件描述语言(HDL)完成系统行为级设计,最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。下面介绍与ESDA基本特征有关的几个概念。

3.1“自顶向下”的设计方法

10年前,电子设计的基本思路还是选择标准集成电路“自底向上”(Bottom-Up)地构造出一个新的系统,这样的设计方法就如同一砖一瓦地建造金字塔,不仅效率低、成本高而且还容易出错。高层次设计给我们提供了一种“自顶向下”(Top-Down)的全新的设计方法,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。

3.2 ASIC设计

现代电子产品的复杂度日益加深,一个电子系统可能由数万个中小规模集成电路构成,这就带来了体积大、功耗大、可靠性差的问题,解决这一问题的有效方法就是采用ASIC(Application Specific Integrated Circuits)芯片进行设计。ASIC按照设计方法的不同可分为:全定制ASIC,半定制ASIC,可编程ASIC(也称为可编程逻辑器件)。

设计全定制ASIC芯片时,设计师要定义芯片上所有晶体管的几何图形和工艺规则,最后将设计结果交由IC厂家掩膜制造完成。优点是:芯片可以获得最优的性能,即面积利用率高、速度快、功耗低。缺点是:开发周期长,费用高,只适合大批量产品开发。

半定制ASIC芯片的版图设计方法有所不同,分为门阵列设计法和标准单元设计法,这两种方法都是约束性的设计方法,其主要目的就是简化设计,以牺牲芯片性能为代价来缩短开发时间。

上述ASIC芯片,尤其是CPLD/FPGA器件,已成为现代高层次电子设计方法的实现载体。

3.3 硬件描述语言

硬件描述语言(HDL-Hardware Description Language)是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言,它用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式,与传统的门级描述方式相比,它更适合大规模系统的设计。例如一个32位的加法器,利用图形输入软件需要输入500至1000个门,而利用VHDL语言只需要书写一行A=B+C即可,而且VHDL语言可读性强,易于修改和发现错误。早期的硬件描述语言,如ABEL-HDL、AHDL,是由不同的EDA厂商开发的,互相不兼容,而且不支持多层次设计,层次间翻译工作要由人工完成。为了克服以上缺陷,1985年美国国防部正式推出了VHDL(VeryHigh Speed IC Hardware Description Language)语言,1987年IEEE采纳VHDL为硬件描述语言标准(IEEE STD-1076)。

VHDL是一种全方位的硬件描述语言,包括系统行为级、寄存器传输级和逻辑门级多个设计层次,支持结构、数据流、行为三种描述形式的混合描述,因此VHDL几乎覆盖了以往各种硬件描述语言的功能,整个自顶向下或自底向上的电路设计过程都可以用VHDL来完成。

3.4 系统框架结构

EDA系统框架结构(Framework)是一套配置和使用EDA软件包的规范,目前主要的EDA系统都建立了框架结构,如Cadence公司的Design Framework,Mentor公司的Falcon Framework等,这些框架结构都遵守国际CFI组织(CAD Framework Initiative)制定的统一技术标准。Framework能将来自不同EDA厂商的工具软件进行优化组合,集成在一个易于管理的统一的环境之下,而且还支持任务之间、设计师之间在整个产品开发过程中实现信息的传输与共享,这是并行工程和Top-Down设计方法的实现基础。

4 EDA技术的基本设计方法

EDA技术的每一次进步,都引起了设计层次上的一个飞跃。物理级设计主要指IC版图设计,一般由半导体厂家完成,对电子工程师没有太大的意义,因此这里重点介绍电路级设计和系统级设计。

4.1 电路级设计

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器件,然后根据具体的元器件设计电路原理图。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板的自动布局布线。在制作PCB板之前还可以进行后分析,包括热分析、噪声及窜扰分析、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板在实际工作环境中的可行性。

由此可见,电路级的EDA技术使电子工程师在实际的电子系统产生之前,就可以全面地了解系统的功能特性和物理特性,从而将开发过程中出现的缺陷消灭在设计阶段,不仅缩短了开发时间,也降低了开发成本。

4.2 系统级设计

进入90年代以来,电子信息类产品的开发出现了两个明显的特点: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,为此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,设计人员无须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概念构思与方案上,一旦这些概念构思以高层次描述的形式输入计算机后,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的成为产品,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,工艺转化变得轻松容易。

5 结束语

EDA技术是电子设计领域的一场革命,目前正处于高速发展阶段,每年都有新的EDA工具问世,我国EDA技术的应用水平长期落后于发达国家,因此,广大电子工程人员应该尽早掌握这一先进技术,这不仅是提高设计效率的需要,更是我国电子工业在世界市场上生存、竟争与发展的需要。

摘要：EDA技术是电子设计领域的一场革命,目前正处于高速发展阶段,每年都有新的EDA工具问世,我国EDA技术的应用水平长期落后于发达国家,因此,广大电子工程人员应该尽早掌握这一先进技术,这不仅是提高设计效率的需要,更是我国电子工业在世界市场上生存、竟争与发展的需要。

电子工程设计中EDA技术的应用 篇5

【关键词】电子工程；EDA；技术

1.电子工程内涵

随着电子计算机与互联网技术的不断发展，网络技术也开始进入其发展的黄金阶段，这在很大程度上推动了电子技术作为独立产业的深入与持续发展。进入21世纪以来，随着互联网技术对经济发展、社会发展所具有的推动作用日益明显，电子工程及电子工程相关产业的重要性也开始突出出来。为了更好的促进电子工程技术的发展，推动国家综合国力的提高，必须要不断创新电子工程技术，促进电子工程技术的新发展。

电子工程技术作为一门独立的学科，主要是以计算机与网络技术为基本载体，对电子信息进行系统的控制与处理的学科，主要包括电子设备及相关方向系统的开发以及信息的有效处理等几方面的内容。从现阶段电子工程技术的发展来看，电子技术作为一项系统的技术与个开始出现产业链分化，多行业交叉的电子信息技术开始出现，很大程度上带动了一大批新兴产业的发展。

2. EDA技术的含义及特点

所谓EDA技术，就是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。EDA 技术就是以计算机为工具，设计者在 E-DA 软件平台上，用硬件描述语言HDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。是计算机信息技术、微电子技术、电路理论、信息分析与信号处理的结晶，也是现代电子工程的最重要的应用技术。

EDA技术代表了当今电子设计技术的最新发展方向，它比电原理图更有效地表示硬件电路的特性，同时具有系统仿真和综合能力，具体归纳为以下几点：

2.1.现代化EDA技术大多采用“自顶向下（Top-Down）”的设计程序，从而确保设计方案整体的合理和优化，避免“自底向上（Bottom-up）”设计过程使局部优化，整体结构较差的缺陷。

2.2.HDL给设计带来很多优点：①语言公开可利用；②语言描述范围宽广；③使设计与工艺无关；④可以系统编程和现场编程，使设计便于交流、保存、修改和重复使用，能够实现在线升级。

2.3.自动化程度高，设计过程中随时可以进行各级的仿真、纠错和调试，使设计者能早期发现结构设计上的错误，避免设计工作的浪费，同时设计人员可以抛开一些具体细节问题，从而把主要精力集中在系统的开发上，保证设计的高效率、低成本，且产品开发周期短、循环快。

2.4.可以并行操作，现代EDA技术建立了并行工程框架结构的工作环境。从而保证和支持多人同时并行地进行电子系统的设计和开发。

3. EDA技术的作用

EDA技术在电子工程设计中发挥着不可替代的作用，主要表现在以下几个方面：

3.1验证电路设计方案的正确性

设计方案确定之后，首先采用系统仿真或结构模拟的方法验证设计方案的可行性，这只要确定系统各个环节的传递函数（数学模型）便可实现。这种系统仿真技术可推广应用于非电专业的系统设计，或某种新理论、新构思的设计方案。仿真之后对构成系统的各电路结构进行模拟分析，以判断电路结构设计的正确性及性能指标的可实现性。这种量化分析方法对于提高工程设计水平和产品质量，具有重要的指导意义。

3.2电路特性的优化设计

元器件的容差和工作环境温度将对电路的稳定性产生影响。传统的设计方法很难对这种影响进行全面的分析，也就很难实现整体的优化设计。EDA技术中的温度分析和统计分析功能可以分析各种温度条件下的电路特性，便于确定最佳元件参数、最佳电路结构以及适当的系统稳定裕度，真正做到优化设计。

4. EDA在电子工程设计中的应用技术流程

近年来的EDA技术深入到了各个领域，包括了通信、医药、化工、生物、航空航天等等，但是在电子工程设计的领域中应用的最为突出，主要利用了EDA技术为虚拟仪器的测试产品提供了技术支持。EDA技术在电子工程设计的领域中，主要应用于了电路设计仿真分析、电路特性优化设计等方面。主要的技术流程如下：

4.1 源程序

通常情况下，电子工程设计首要的步骤就是通过EDA技术领域中的器件软件，利用了文本或者是图形编辑器的方式来进行展示。不管是图形编辑器或者是文本编辑器的使用，都需要应用EDA工具进行排错和编译的工作，文件能够实现格式的转化，为逻辑综合分析提供了准备工作。只要输入了源程序，就能够实现仿真器的仿真。

4.2 逻辑综合

在源程序中应用了实现了VHDL的格式转化之后，就进入了逻辑综合分析的环节。运用综合器就能够将电路设计过程中使用的高级指令转换成层次较低的设计语言，这就是逻辑综合。通过逻辑综合的过程，这可以看作是电子设计的目标优化过程，将文件输入仿真器，实施仿真操作，保持功效和结果的一致性。

4.3 时序仿真

在实现了逻辑综合透配之后，就可以进行时序仿真的环节了，所谓的时序仿真指的就是将基于布线器和适配器出现的VHDL文件运用适当的手段传达到仿真器中，开始部分仿真。VHDL仿真器考虑到了器件特性，所以适配后的时序仿真结果较为精确。

4.4 仿真分析

在确定了电子工程设计方案之后，利用系统仿真或者是结构模拟的方法进行方案的合理性和可行性研究分析。利用EDA技术实现系统环节的函数传递，选取相关的数学模型进行仿真分析。这一系统的仿真技术同样可以运用到其他非电子工程专业设计的工作中，能够应用到方案构思和理论验证等方面。

5. 结束语

伴随着科学的发展，技术的革新，EDA技术的领域也在向高层次的技术推广和开发，成效十分显著。本篇论文我们对EDA技术的相关信息进行了详细的分析很研究，研究表明，EDA技术对于我国的电子工程设计改革具有巨大的推动力，基于EDA技术领域的电子产品在专业化程度和使用性能上都要比传统的设计方案制造的产品更加优化。将EDA技术应用到电子工程设计的领域当中，对于电子产品的优化和工作效率的提高以及产品附加值的拓展都有很大的作用。

参考文献：

[1]白杨.电子工程设计中EDA技术的应用[J].科海故事博览.科技探索，2012（6）：242.

EDA技术发展与应用 篇6

随着微电子技术和计算机技术的飞速发展, 现代电子系统的设计和应用已进入一个全新的阶段。基于EDA技术的现代电子系统设计正逐步取代人工设计方法, 传统的“固定功能模块+连线”的设计方法已逐步退出历史舞台, 而基于芯片的设计现已成为电子系统设计的主流[1,2]。可编程逻辑器件和EDA技术的结合使得电子系统设计变得更加方便、快速、灵活。因此, 掌握EDA技术是电子信息类学生的一项重要设计手段。然而, 《EDA技术与应用》课程是一门实践性很强的课程, 它既要求学生有一定的硬件知识, 还要求会用VHDL语言编程实现具体功能, 特别是要有一定的工程实践能力。在实际教学中, 由于教学条件和学生基础等方面的约束[3], 使得该课程的教学效果一直都不理想。而且原来的教课方式主要是教师讲授、学生被动接受[4], 学完一门课, 仍不能很快地进行EDA产品的开发, 造成知识和实际工程应用的脱节。因此, 急需对当前这种学与用脱节的情况进行分析, 并采取相应的措施。本文针对《EDA技术与应用》课程的教学方法和教学模式进行了研究, 提出项目化教学模式, 试图通过“项目化”的教学模式使学生在学习EDA技术的过程中能主动参与教学过程, 理论联系实际, 使学生在完成项目的过程中有成就感, 其专业能力、方法能力和社会能力也得以提升。

1 项目化教学模式的设计过程

采用项目导向的项目化教学是以能力为本位、以职业实践为主线、以项目课程为主体的一种新型教学模式。笔者在《EDA技术与应用》课程中采用了项目化教学, 通过一个完整的项目将整个课程贯穿, 把项目分成若干个子项目, 采用循序渐进、逐渐深入的方式一步步完成整个项目。项目化教学有利于“工学结合”, 有利于提高学生的实践能力、协调能力和创新能力。

1.1 选取合适的项目

进行“项目化教学”就是选取一个合适的项目贯穿整个课程的教学过程。选取项目应遵循以下几个原则:一是, 所选取的项目必须具有很强的实用价值;二是, 该项目要覆盖《EDA技术与应用》课程的核心知识点;三是, 易操作性。所选的项目要易于学生实践和设计, 能够在现有的实验环境和实验条件下对项目的各项功能进行验证。根据以上这三点原则, 笔者选取了《电子秒表设计》这个项目。《电子秒表设计》实现起来较为简单, 便于进行模块化设计, 而且能够全面覆盖《EDA技术与应用》课程的核心知识点。而且该项目有利于学生分组实现, 能培养学生的团队协作能力和自学能力。另外, 本课程应用的是美国赛灵思 (Xilinx) 公司的FPGA开发板 (Basys2) [5], 板子上装有四个数码管, 可用于实现电子秒表的实现。

1.2 对项目进行分解

确定《电子秒表设计》作为贯穿该课程的项目后, 就要对该项目进行分解。应从该项目的需求入手, 分析电子秒表需要显示几位数字, 精度要求到小数点后几位。因为FPGA开发板上只有四个数码管, 所以只能显示到小数点之后两位, 即0.01秒。最大能显示到59.99秒。因此需要产生一个100Hz的时钟信号。另外需要有计数器模块、控制模块、译码器模块。由于FPGA开发板上自带的时钟是50MHz, 所以需要一个分频器模块, 产生一个100Hz的时钟, 还需分出一个1000Hz的扫描时钟。

2 EDA课程项目化教学的实施过程

2.1 分组完成项目化教学

在教学过程中, 因为所选取的项目都是一些具体的工程项目, 它所涉及的工作量都是比较庞大的, 所以为了使学生能更好地完成这些项目可将学生分成若干个小组 (每组四人) , 共同完成某一个项目的实践操作。在完成项目的过程中, 能够提高学生的团队协作能力、表达能力和自学能力。

2.2 先布置任务, 再对重要理论点讲解

在每次上课时, 先说明已进行到项目的哪个子项目, 布置本次课要完成哪些子任务, 以及需要提交的成果 (比如实验报告或源代码) , 每个子任务大概需要多少时间, 并明确考核方式。在学生做的过程中不断巡视, 适当地给予指导, 并对重要的理论点进行讲解, 最后由各组组长将成果提交给教师。这样既能激发学生不断思考和开拓创新的兴趣, 也可以有效地掌握学生实施项目的过程。如果授课教师将整个实验过程全部放任学生自行分析和探索, 则会导致相当一部分学生在学习过程中走过多的弯路, 最终很有可能会因为实验时间不够, 不能完成项目指定的任务。因此这种讲解重要理论点的方式很适合项目化教学模式。

2.3 有效的考核方式

在实际的EDA工程设计过程中, 项目组成员往往会围绕一个非常明确的设计目标进行设计与实现, 每一个分阶段目标的实现对他们而言是最好的鼓励。在实际的EDA课程教学中, 也应将一个项目分成若干个模块, 围绕这些模块进行实验, 学生能够在一个个模块实现的过程中得到极大的成就感。这将激励学生愿意继续完成后面的工作。因此通过设计一系列的模块, 能够起到很好的学习激励效果。在本次课程设计中, 笔者就将项目划分为六个模块, 分别是项目立项分析、需求分析与方案设计、显示控制模块的实现、译码器模块的实现、计数器和分频器模块的实现、系统集成与性能分析。

每做完一个模块, 由小组组长向全班同学演示, 由其他组的组长和教师打分, 每个学生按自己扮演的角色书写项目报告书, 教师根据每人的报告分别打分, 最后, 每人该模块的得分=组的成绩×50%+教师给每人报告打分×50%。一共有6个模块, 每个模块所占的权重是不一样的, 划分情况如表1所示:

3 结束语

项目化教学模式是对当前《EDA技术与应用》课程教学模式的一次大胆尝试。通过研究发现, 采用项目化教学模式, 学生的学习积极性会有很大提高, 有助于培养其团队协作能力和自学能力。本文研究了如何在《EDA技术与应用》课程中实施项目化教学, 并提出了有效的考核方式, 从而大大提高了《EDA技术与应用》课程的教学质量。

参考文献

[1]邹彦.EDA技术与数字系统设计[M].电子工业出版社, 2007, 04.

[2]詹仙宁, 田耘.VHDL开发精解与实例剖析[M].电子工业出版社, 2009, 09.

[3]胡桂, 张艳.EDA技术对实验教学的影响[J].高等教育研究, 2006 (03) :38-39.

[4]蒋冬初, 何飞.基于EDA技术的电子信息课程整合教学研究[J].高教论坛, 2009 (02) :29-32.

EDA技术发展与应用 篇7

现代电子设计技术的核心是EDA (Electronic Design Automation) 技术。E D A技术就是依靠功能强大的电子计算机, 在E D A工具软件平台上, 对以硬件描述语言H D L (Hardware Description Language) 为系统逻辑描述手段完成的设计文件, 自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、仿真, 直至下载到可编程逻辑器件CPLD/FPGA或专用集成电路A S I C (A p p l i c a t i o n Specific Integrated Circuit) 芯片中, 实现既定的电子电路设计功能。E D A技术使得电子电路设计者的工作仅限于利用硬件描述语言和E D A软件平台来完成对系统硬件功能的实现, 极大地提高了设计效率, 减少设计周期, 节省设计成本。

《E D A技术与应用》是通信工程、电子信息工程和计算机科学与技术等有关电子类专业的一门非常重要的专业基础课程, 对后续专业课程的综合设计和工程设计实践发挥着重要的作用。如今, EDA技术已经成为电子设计的重要工具, 无论是设计芯片还是设计系统, 如果没有E D A工具的支持都将是难以完成的。E D A工具已经成为现代电路设计师的重要武器, 正在起着越来越重要的作用。如果学生能很好地掌握这门技术进行电路的设计, 对毕业以后就业会有很大的帮助。

《EDA技术与应用》课程教学目标是要培养学生进行数字电路系统设计的综合能力, 既需要学生掌握必要的数字逻辑电路的知识, 又要有较强的逻辑思维能力。该课程实践性很强, 学生既要掌握软件的设计能力, 又要掌握硬件的调试能力, 通过本课程的学习, 要求学生能够掌握E D A工具软件的使用方法和硬件描述语言 (H D L) 的编程方法。E D A技术是电子技术领域的一门新技术, 合理安排理论课程和实验课程的教学, 提高教学质量对学生掌握这门技术有着重要的关系。本文就笔者如何通过对这门课程的教学方法的探索与实践来提高学生的应用设计能力进行论述。

1 改进教学模式

传统的教学模式是理论教学和实验教学是独立开课的, 学生先学习理论知识, 然后到实验室去做实验。这种教学模式对于E D A课程的教学来说存在着一定的弊端, 由于学生第一次接触这门课程, 大部分学生反映在上理论课的过程中存在有许多难以理解的内容, 在做实验的过程中难以将理论知识运用到实践中去, 为此, 在上实验课时, 为了让学生更好地明确实验目的, 理解实验内容, 实验教师还要花较多的时间讲解实验内容, 这样就导致实验时间不够充分, 学生无法完成实思考问题、解决问题, 实验效果达不到预期目标, 长期使用这种教学模式会导致学生依赖性增加, 不利于培养学生的实践动手能力和创新能力。

针对以上存在的问题, 我院在《EDA技术与应用》的课程教学模式上作了大胆的改革, 在教学方法和教学内容上做了精心的设计和编排, 为的是让学生能更好更快地进入E D A技术的世界, 培养学生的学习兴趣, 掌握E D A技术的设计步骤和设计方法。我们做了以下几个方面的教学探索。

1.1 教学环境的改变

加大了实验室建设资金的投入, 改善实验室的教学环境。目前总共建设了3个E D A实验室, 每个实验室配备有《EDA技术与应用》课程教学实验平台和计算机, 我院还与美国ALTERA公司建立EDA联合实验室, 得到A L T E R A公司赠送的Q u a r t u s I I正版开发软件, 并购买DEO实验开发平台。有了这些设备条件, EDA课程的教学硬件条件得到了很大的提高。

《EDA技术与应用》课程教学按自然班级排课, 每班人数控制在4 0人以内, 学生根据安排好的时间到E D A实验室上课。教师利用实验室的多媒体软件和实验开发平台进行教学, 学生边学边操作, 这样的教学方式和方法更具直观性、趣味性, 更容易提高学生的学习兴趣。这样就避免了改革前在大教室进行授课时教学内容抽象、枯燥, 学生人数多不好管理等问题。

1.2 教学内容的改变

E D A技术具有很强的实践性、应用性, 且更新速度快, 新器件层出不穷, 为了在有限的课时里要让学生掌握核心的技术, 就要合理的安排课程内容, 突出重点、难点。有些内容可以抛弃不讲或者少讲, 让有兴趣的学生自己看书学习。比如FPGA/CPLD的内部结构可以少讲, 需对器件的内部结构进行深入的剖析, 设计者只需知道芯片的内部逻辑资源, 管脚数目, 及芯片的运行速度等重要参数就能进行相应的设计。

对《E D A技术与应用》课程的教学内容作了如下改革, 首先介绍EDA技术的概念, 介绍EDA技术的先进性、实用性以及E D A的设计流程, 让学生对E D A技术有比较全面的了解, 提高学习兴趣;其二, 介绍E D A工具软件的使用方法, 为数字电路系统的设计与实验操作打下基础;其三, 介绍硬件描述语言 (VHDL和Verilog HDL) 设计实体 (或模块) 的基本结构, 熟悉HDL的语言要素, 掌握运用H D L实现各种类型数字电路及系统的设计方法;最后介绍E D A技术在组合逻辑电路、时序逻辑电路和数字系统设计中的应用。

1.3 理论教学和实验教学同步进行

以往的教学模式是理论教学和实验教学独立开课的, 先由理论教师讲授理论知识, 再由实验教师指导实验, 在以往的实验教学中, 发现大部分学生在做实验的过程中理论上所讲授的知识点忘记了, 难以将理论知识运用到实践中去, 甚至有可学模式不利于学生及时理解消化理论课上所讲授的内容。为了改变这种弊端, 我们将理论教学大纲和实验教学大纲进行修订, 安排理论教学和实验教学同步进行, 每次课安排4个学时, 理论知识讲授2个学时, 剩下2个课时安排学生进行实验, 实验内容与理论内容相关。这样学生在学完理论知识后马上进行实验操作, 可以让学生加深对理论内容的理解以及提高运用理论知识进行相关的电路设计的能力。如果学生在实验过程中碰到难以解决的问题, 教师可以组织学生进行讨论, 或针对问题进行深入讲解, 让学生对重点难点内容加深理解, 提高学生的学习信心和兴趣。

2 安排EDA课程实训

针对《EDA技术与应用》课程实践性强的特点, 在完成课堂教学内容后, 给学生安排2周的课外课程实训, 实训的内容是完成一个小型的数字电路系统的设计, 要求学生进行方案的设计和硬件描述语言程序的编写, 利用Quartus II软件平台进行程序的编辑、综合、功能仿真和时序仿真, 最后把设计好的程序下载到EDA实训仪上进行硬件的验证。根据课程实训教学的需要, 我院配置了400台伟福EDA实训仪, 这是一款便携式EDA实验开发平台, 配有键盘、拨动开关、A/D、D/A, 数码管等实验功能模块, 体积小巧, 方便学生借用。在EDA实训期间, 可以把EDA实训仪借给学生带回宿舍去进行程序的调试, 学生可以充分利用课外的时间进行电路系统的设计, 有利于培养学生的自学能力。

如图1所示为E D A实训仪的外围模块资源, 根据这些资源我们给学生提供了一些实训的参考课题, 学生可以选择自己感兴趣的课题进行电路系统的设计。部分参考课题如下: (1) 多功能信号发生器的设计; (2) 数字电压表的设计; (3) 交通灯控制电路的设计; (4) 数字日历电路的设计; (5) 智能电子抢答器的设计; (6) 出租车计费器的设计; (7) 频率计的设计。这些课题对于刚接触E D A技术不久的学生来说是具有一定的难度, 但是学生只要掌握了E D A技术的系统设计方法, 在教师的指导下经过自己的独立思考, 还是可以完成实训课题的。通过E D A实训课程的学习锻炼, 进一步加强了学生综合动手实践能力和综合设计能力的培养, 为后续专业课程的学习打下了良好的基础。

3 改革学生成绩考核的评定方式

针对《EDA技术与应用》课程注重对理论知识的实际应用和实践性强的特点, 课程的考核采用上机考试的方式, 学生期终总评成绩由以下3个部分组成。

(1) 平时成绩:占20%, 这可以反映学生的考勤情况及在在学习过程中的态度表现, 促使学生遵守课堂纪律和养成良好的学习态度, 增强自我管理能力。

(2) EDA上机考核成绩:占40%, 利用E D A实验室将过去单一的闭卷理论考试改革为开卷上机考核, 要求学生在规定时间内完成一个简易的数字电路系统设计, 教师现场打分, 对有创新设计思路的学生进行加分, 激发学生的创新潜能。

(3) EDA课程实训验收成绩:占40%, 反映学生的综合设计实践能力以及创新设计能力。验收实训时要提交实训设计报告, 对设计过程进行总结, 论证方案设计的可行性, 软件调试过程及仿真结果以及完成实训后的收获感想等。

4 举办E D A竞赛培养学生的创新能力

采用赛课结合的方式来培养学生的创新能力。我院在ALTERA公司的赞助下, 已经成功地举办了两届的Altera杯EDA创新设计竞赛。竞赛规定使用A L T E R A公司生产的CPLD/FPGA作为主控制器, 不得使用单片机等其他控制器来进行电路的设计。每个队伍由3个学生组成, 参赛队伍自主命题, 自主制定参数指标, 充分发挥CPLD/FPGA器件的优势, 完成一个较大的电路系统的设计。学生的参赛热情很高, 每届竞赛全院都有几十支队伍参赛, 学生利用课余时间查找资料、命题思考、方案论证、电路设计、编写程序以及对电路进行调试, 最终的作品需要制作电路板进行硬件调试, 而不能在实验开发平台上运行, 这锻炼了学生的硬件调试能力。在这一系列的过程中, 学生把所学的知识应用到实际项目中, 提高了学生的项目开发能力, 培养了学生的创新实践能力和团结协作能力。经过评比, 每届竞赛都发现有创新性很好的优秀作品, 其中有学生参加“A L T E R A杯”第七届中国研究生电子设计竞赛, 获得中南赛区团体二等奖 (第四名) 以及个人优胜奖的佳绩, 并参加全国决赛获得团体三等奖。大多数学生感叹通过竞赛学到了很多课本上学不到的知识, 并激发了他 (她) 们的学习后续专业课程的热情和动力, 增强了他 (她) 们的团队合作意识, 并表示以后要多参加这类竞赛, 为毕业后参加工作打下坚实的基础。

5 结束语

从2006年起, 我院的《EDA技术与应用》课程教学都采用了上述的教学模式进行教学。通过这几年的教学实践证明, 该教学模式很受学生欢迎, 充分调动了学生学习《E D A技术与应用》课程的积极性, 提高了学生的动手实践能力和创新应用能力, 多名学生在参加国家级电子设计竞赛和省级电子设计竞赛都取得了好成绩。

摘要：对《EDA技术与应用》课程的教学模式的改革情况进行了介绍, 课程体系加入EDA课程实训内容, 改变了学生成绩考核的评定标准, 举办EDA竞赛培养学生的创新能力。实践证明课程改革效果良好, 激发学生的学习热情, 提高了学生动手实践能力, 培养了学生的创新能力。

关键词：EDA技术,教学改革,创新,EDA竞赛

参考文献

[1]夏宇闻.Verilog HDL数字系统设计教程[M].北京航空航天大学出版.2003.7

[2]周立功.单片机与CPLD综合应用技术[M].北京航空航天大学出版.2003.7

[3]周立功.EDA实验与实践[M].北京航空航天大学出版.2007.9

[4]江国强.EDA技术与应用[M].电子工业出版社.2006.7

EDA技术发展与应用 篇8

随着科学技术的发展,各种电子产品的出现,极大丰富、满足了人们的生活内容。电子产品的大规模普及,与EDA技术有着密切关系,作为一种先进的电子产品设计技术,利用编程语言,对硬件进行描述,在设计过程中,直接修改编写的程序,利用计算机模拟,不需要取得硬件电路的支持,就能实现设计功能。EDA技术的出现,不仅极大的缩短了电路设计和系统设计的研发周期,更节约了研发成本,通过编程语言,实现硬件功能,大大降低了电子产品的研发经费。目前,EDA技术,已经成为现代电路与系统设计中重要的技术之一,为电子产品的发展,做出了贡献。

1 EDA 技术概述

如今,EDA技术的应用越来越广泛,涉及电子信息多个领域,对于社会发展,起到了重要作用。EDA技术作为一项从现代电子系统发展而来的设计技术,经历了若干次变革发展。EDA技术是随着电子计算机发展而来的,与电子计算机的发展联系紧密,通过电子计算机,搭建EDA工具平台,用编程语言实现硬件描述。在EDA工具平台上,使用编程语言,可轻松实现电路的各项功能,自动完成逻辑优化、仿真等功能。EDA技术最大的特点,就是利用软件方式,实现系统硬件功能。

EDA的开发设计工具,市场上种类繁多,各有其相应的优缺点。目前,市场上较为流行的是AItera公司提供的开发集成环境QuartusⅡ,作为一种与结构无关的开发设计环境,为广大开发者,提供了极其便捷的使用环境。利用开发集成环境QuartusⅡ,能轻松满足EDA设计中的所有流程,而且,由于其良好的设计,多平台设计环境,给特殊的电子设计,提供了基础保障。在EDA设计中,常用的硬件描述语言分别是VHDL和Verilog,相比较而言,VHDL更为常用。VHDL语言,描述功能强大,能实现电路行为描述和系统描述。而且,VHDL语言理解容易,学习难度小,降低了开发设计的门槛。

EDA技术的设计方法,是一种自顶而下的设计方法,基于硬件描述语言实现设计。自顶而下的设计方法,从系统需要实现的功能入手,进行模块的划分和结构设计,使用硬件描述语言对系统行为进行描述。设计人员在电子产品设计中,可以将芯片能否实现的问题,暂不考虑,而将主要精力放置产品研发阶段。因为EDA技术可以进行模块划分和结构设计,所以,在实际的设计工作中,可以将研发任务并行分配,对于提高研发工作效率,有着重要意义。

当前,随着社会的飞速发展,各种新技术和新工艺层出不穷,而且,因为社会的发展,人们需求变化加大,电子系统的设计越发复杂,要求也不断提高。因此,原有的电子电路设计方法,已经不能满足设计需求,而EDA在电子设计方面的优秀表现,给电子设计发展,带来了良好机遇。如今,EDA技术已经在逐渐取代原有传统的电子设计方法,促进了电子电路和系统设计的发展。

2 EDA 技术在现代电路和系统设计中的应用和实践

现代电路和系统的设计工作,需要充分利用EDA技术,通过其强大的功能平台,使用硬件描述语言,完成设计工作。当前,ISP技术与器件,是一种新的电路和系统设计技术,其显著特点在于,ISP硬件灵活程度高,软件修改易实现,代价小。

2.1 ISP 技术特点概述

在电路设计过程中,具有灵活多样的输入方式,可以根据不同需要,进行不同输入,包括原理图输入、VHDL或Verilog输入等,满足多种输入方式,提高了设计速度。在设计工程中,电路系统功能仿真和时序仿真,方便、快捷,可以迅速把已经完成的电路设计,下载到相关器件中去。而且,ISP技术能够实现软件重组,根据所需功能,在系统内部进行编程。先进的设计方法,不能仅仅停留在实验室,ISP技术的实现,对于大规模生产制造,有重要意义。先进的E2CMOS工艺,给ISP器件带来了极其显著的特点,功耗低、密度高,已经书写完成的程序,可以进行擦除,重新编程,而且信息保存质量高。这些特性,都能给ISP技术在未来的发展,提供充足动力。ISP技术,已经在计算机硬件、多媒体图像、电子测试仪等方面,得到了广泛应用。

2.2 运用 ISP 技术进行电路和系统设计

一般的设计流程,首先需要完成电路和系统的层次化设计工作,之后,产生图形输入和文本输入,利用ISP设计软件,开始完成设计工作。以Lattice公司的设计软件为例,描述设计过程。在完成层次化设计、确定输入文本和图形之后,在软件中建立一个新项目,选择好容器,开始进行编译仿真。如果所得结果与设计目标一致,说明设计逻辑是正确的。然后,完成相关器件的管脚分配,重新进行编译,至此,完成设计工作。如果在编译仿真阶段,出现结果与预期结果不相符,说明层次化设计阶段,存在问题,导致文本和图形输入不正确。遇到这种情况,需要设计人员根据设计需求,重新进行层级化设计,重复上述过程,直到编译仿真的逻辑正确。

3 结束语

EDA技术发展与应用 篇9

一、《电子技术》课程现状

电子技术课程是高职院校电专业的专业基础课程, 包括模拟电子技术和数字电子技术。电子技术实验, 大部分学校采用各类实验箱 (或面包版) , 实验过程学生要完成电路搭建、结果验证, 对于一些小型电路, 各类实验箱还能应付得了, 但稍稍复杂一些的电路就难以对付了, 往往由于芯片短缺、电路连接过于复杂、故障难以查找, 加上实验箱长期使用导致接触不良等等, 实际实验过程中, 电路搭建成功率低, 导致学生对实验的兴趣下降, 影响实际教学效果。现在随着个人计算机提高和互联网的发展, 功能强大的电子仿真软件EDA技术逐渐与广大专业教师见面, 我们将它逐步地应用到教学之中, 出现了全新的教学模式, 在电子技术教学中应用EDA技术将是一个必然的趋势。

二、EDA技术在教学中应用的主要优越性

EDA技术中的仿真软件有很多个, 以Multisim为例:

1、能弥补设备种类和数量不足, 充分扩展学生的思维空间。

学生可以根据不同需要无限制地进行各种电路分析, 验证, 常规及设计实验。充分调动学生学习的主观能动性, 培养创新能力。

2、可以大大节省人力、物力、时间, 提高实验效率。

用Multisim进行仿真, 只要有台计算机就等于有了取之不尽, 用之不竭的元器件, 而且无须担心仪器与元器件的损坏。

3、用Multisim进行仿真模拟实验, 实验过程非常接近实际操作的效果, 实验的真实感强。

系统提供了近似真实的子元器件、工作环境和仿真仪器, 使学生感到仿佛在真实的环境下做各种实验;各元器件选择范围广, 参数修改方便, 不像实际操作那样多次地把元件焊下而损坏器件和印刷电路板。使电路调试变得快捷方便。对《模拟电子技术》以及《数字电子技术》课程中的绝大部分电路都能应用, 不仅能用于对单个电路特性和原理进行验证, 也能就用于多级的组合电路。

4、Multisim为我们提供了一个很好的多媒体操作平台, 使我们能够在教学过程中随时提供实验、演示和电路分析。

直观的形象显示有助于培养学生的观察能力和分析问题的能力, 有助于教学重和难点的讲解, 可激发学生的学习兴趣。教师可以在多媒体教室中深入浅出地分析各种电路的特性, 讲解各种参数改变对路的影响。学生可以结合学习内容, 进行接近于实际电路的调试分析, 有利于对加深对书本理论的理解, 不失为一种理论系实际的好方法。

三、应用EDA技术实施《电子技术》课程教学模式改革

应用EDA技术实施《电子技术》课程教学模式改革, 主要从以下几个方面来实施。

1、通过采用EDA技术软件实验辅助电子技术理论课程, 以便加强学生对电路理论基础知识的掌握。

《电子技术》课程采用的是项目教学法, 针对每个项目实施仿真。通过仿真能够巩固电子线路基础知识, 培养学生的实践技能、动手能力和分析问题及解决问题的能力, 启发学生的创新意识和创新思维潜力。EDA技术中的仿真软件有很多个, EWB (Multisim) 软件以其界面直观、操作方便等优势深得电子设计者的喜欢。在Multisim创建的电子技术课堂教学情境中, 电子元器件、仪器仪表、仿真分析方法同等地提供给教师和学生, 使学生产生亲临电子电路实际环境之中的感觉;其次, Multisim对电路参数的设置、电子分析和仿真、数据图形的处理以及结果的输出都只需简单的操作即可完成, 这样就使师生的交互能在轻击几下鼠标之下完成。课堂上师生间能通过简捷、轻松的方式完成充分的交流, 学生的疑问、新奇的想法等都可以及时验证和尝试。真正为师生搭建了一个开放性的“所想即所得”的高效交流平台。

2、通过采用EDA技术完成综合实训, 提高学生理论与实际相结合的综合设计能力和实际动手能力。

通过Protel软件, 让学生掌握电子线路板的制作方法和技能。再通过EWB仿真软件与Protel制板软件的结合完成模拟电子产品设计的流程。即采用EWB软件仿真平台实现电子线路设计仿真, 再把仿真文件倒入Protel软件进行电子制板、并进行产器的安装调试。在实施上我们综合《电子技术》课程的内容设置综合设计项目, 通过综合实训实现了EWB仿真软实验与电路安装与调试硬实验的结合, 这种培养方式对于培养学生的创新意识和提高学生的综合设计能力将起到积极作用。

3、通过采用EDA技术完成毕业设计, 让学生系统地、专业地接触EDA新技术设计电子产品。

通过引入多种EDA技术和EDA开发工具, 使学生学习用硬件描述语言、状态机和电路原理图等多种方式在FPGA/CPLD芯片上设计综合电子系统。在实施的过程中主要注重“可编程芯片”实现电路设计与传统电子线路板设计的对比, 让学生感受两种设计方法各自的优势和其不同的应用领域。可以有效地提高了学生综合应用所学知识开发电子系统的能力, 为学生走向实际的工作岗位奠定坚实的基础, 有助于创新人才的培养。

在《电子技术》课程中引入EDA技术是我们教学改革的新思路, 也是《电子技术》课程中不可缺少的一个教学环节。

摘要：随着人类跨入21世纪, 掌握最先进的信息技术也是人才培养最关键的因素。学生必须具备坚实的电子技术理论基础, 也必须掌握先进的电子系统设计技术和方法——EDA技术, 具备开发电子系统的综合设计能力和创新能力。在《电子技术》课程教学中, 通过采用EDA技术软件实验辅助电子技术理论课程, 以便加强学生对电路理论基础知识的掌握;通过采用EDA技术完成综合实训, 提高学生理论与实际相结合的综合设计能力和实际动手能力;通过采用EDA技术完成毕业设计, 让学生系统地、专业地接触EDA新技术设计电子产品。

EDA技术发展与应用 篇10

【摘要】本文分析了传统的数字电子技术课程设计的不足，阐述了在课程设计中引入EDA技术的必要性和优越性。

【关键词】课程设计 数字电子技术 EDA 实验平台

【基金项目】中央高校基本科研业务费专项资金资助（编号：16CX02035A），中国石油大学青年教师教学改革项目（编号：QN201413），中国石油大学教学实验技术改革项目（编号：SY-B201402）。

【中图分类号】G642【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2016）07-0239-02

进入21世纪以来，随着微电子技术、电子技术和计算机技术的飞速发展，数字电子技术及其应用向着更为深入、更为广泛的层次扩展。电子产品的设计周期和上市时间日益缩短，电子产品的功能更加丰富，性能更加优良，由此推动了电子系统设计技术向电子设计自动化EDA方向发展，并且对EDA技术及其应用提出了更高的要求。

1.课程设计的背景

中国石油大学（华东）的“电工电子学”课程是“国家级精品课程”，以着重培养学生的系统观念、工程观念、科技创新等基本素质为教学方针。多年来在教学和科研中紧跟电子技术发展的每一个关键时刻，教学组的教师都适时地对内容体系和教材进行更新和完善，坚持不断进行课程改革，取得了丰硕的成果。“数字电子技术课程设计”是为大二学生暑期开设的一门必修课程，它是“数字电子技术基础”和“电子技术实验”等课程的后续课程，主要以培养学生的实践能力和创新精神为目标，加深学生对理论知识的理解，切实提高动手和解决问题的能力。

2.课程设计的选题

针对电子专业的特点，我们在数字电子技术课程设计部分采用了“基于复杂可编程逻辑器件（CPLD）实现电阻、电感、电容的测量”这一题目。测量工作原理是将被测量转换成频率，由CPLD实现频率的计算，并转换成被测量信号后输出显示。电阻、电感、电容经过转化电路，完成电阻/频率（R/ F）转换，电容/频率（C/ F）转换，电感/频率（L/ F）转换。用CPLD测量其频率，具体功能分块包括：多路选择开关、分频器、时间闸门计数器、测量计数器等。

频率测量的主要部件是一个带门控计数端的计数器（测量计数器），被测信号（被测频率）由此计数器计数。如果门控计数器的开门计数时间恰好为1秒，则测量计数器的计数值就是输入信号的频率。若改变开门计数时间，即可改变频率测量的量程。如开门时间为0.1秒，则量程为×10，开门时间为0.01秒，量程为×100，开门时间为0.001秒，量程为×1000。由计数器的数值即可换算电阻、电感、电容的大小。

本课题要求设计一个测量电阻、电感、电容的4位十进制数字显示的数显仪表，根据频率计的测频原理，由测频量程需要，选择合适的时基信号即闸门时间，对输入被测信号进行计数，实现测量的目的。其数显测量范围为0-99990Hz，满刻度量程分为9999、99990两档，手动转换量程，当输入计数值大于实际量程时有溢出指示。

3.课程设计的实现

（1）按照现代数字系统的Top-Down模块化设计方法，提出数字频率计的整体设计方案，并进行正确的功能划分，分别提出并实现控制器、受控器模块化子系统的设计方案。

（2）针对ispLEVER的EDA设计环境，采用Verilog HDL语言，完成受控器模块（测量计数器）的设计，并采用Abel语言编程进行仿真。

（3）在ispLEVER的EDA设计环境中，完成基于Verilog语言实现的控制器模块（闸门计数器，量程开关，选择开关）的设计，并采用Abel语言进行仿真。

（4）基于ispLEVER的EDA设计环境，采用Verilog HDL语言或原理图，完成顶层模块的设计并采用Abel语言编写测试向量文件进行仿真。

4.结束语

通过课程设计的锻炼，学生可以增强综合分析问题及解决问题的能力，激发学习兴趣和潜在的能动性。有学生在总结报告中写道：“通过这次课程设计，我切身体会到给出一个命题，利用Verilog语言编程实现这个命题，并利用软件模拟仿真，看功能是否得以实现的全过程。一方面学到了许多新知识，另一方面使我们对数字电子设计的全过程有了一个全面的了解，同时也深刻感受到利用EDA软件实现电子设计的强大优势。这样的课程设计很适合我们，使我们受益匪浅”。

参考文献

[1]王君红， 刘复玉， 任旭虎. “电工电子学”实验教学模式改革[J]. 实验科学与技术， 2012， 10（5）： 76-78.

[2]于云华. 数字电子技术基础[M]. 东营： 中国石油大学出版社， 2008： 392-399.

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EDA技术发展与应用 篇11

一、EDA技术的现状及走向

EDA工具是随着半导体工艺的每一次跃升而发展,进一步推动设计技术的发展。面对更低成本、更低功耗的无止境追求和越来越短的产品上市,IC设计产业发展迅速,但同时也遇到了越来越多的挑战,迫使工程师必须考虑选择更高效的EDA工具。一方面,随着工艺的发展,IC设计必须考虑详细的物理特性对设计时序、功能和可靠性的影响。另一方面,几百万门设计所导致的巨大数据迫使工程采用抽象形式或术语来描述设计。EDA工具必须具备对深亚微米技术的详细物理效应进行测试及验证的能力和提供抽象级设计能力,目前硅虚拟原型以及可测试性技术是EDA技术有几个重要的发展方向。所谓的硅虚拟原型(SVP,siliconvirtualprototype)是实现IC纳米级设计的一个关键技术,不仅能够快速反馈芯片性能并且能够得到功能完全正确和物理上可行的版图,提供有关时序、功耗和裸片尺寸的信息。而可测试性技术(DFT,design-for-test)为减少后期的测试投入及减短测试周期,将一些测试电路集成在电路设计中。在近年,可测试性技术受到广泛的关注,成了设计师的焦点。有些产品能够顺利检测出阻抗过孔和桥接故障,而通常这些功能需要使用大量的测试向量等。

二、EDA技术的要点

1、硬件描述语言

硬件描述语言(HDL)用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结合和连接形式,是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言,适合大规模系统的设计。1985年美国国防部正式推出了高速集成电路硬件描述语言VHDL,可以克服不同的EDA厂商开发的产品互不兼容的问题,而且可以支持多层次设计,层次间翻译工作不再是人工操作。为了覆盖了以往各种硬件描述语言的功能,IEEE采纳VHDL为硬件描述语言标准,包括系统行为级、寄存器传输级和逻辑门级多个设计层次,是一种全方位的硬件描述语言,还支持结构、数据流和行为三种描述形式的混合描述,整个自顶向下或自底向上的电路设计过程都可以用VHDL来完成。另外,还有VHDL还具有四大优点:其一,VHDL移植性好;其二,VHDL的设计方便了工艺的转换;其三,VHDL在进行复杂控制逻辑的设计可应用简洁明确的代码描述;其四,VHDL将设计人员的工作重心提高到了系统功能的实现与调试。

2、ASIC设计

采用ASIC芯片进行设计,是解决目前电子系统集成电路的体积大、功耗大、可靠性差的问题。面对现代电子产品的复杂度日益提高,采用ASIC芯片可以分为全定制ASIC、半定制ASIC和可编程,在设计全定制ASIC芯片时,应当定义芯片上所有晶体管的几何图形和工艺规则,再由IC厂家去做出产品。这样就可能让芯片获得最优的性能,实现面积利用率高、速度快、功耗低的目标,但也要面对开发周期长,费用高等问题,因此,半定制ASIC芯片的版图设计方法最适用于大批量产品开发。

三、EDA技术在电子技术中应用

1、EDA技术在FPGA/CPLD开发中应用

FPGA和CPLD的设计流程中,应用EDA技术。利用EDA工具的文本或图形编辑器将设计者的设计意图表达出来,完成设计描述后可变成特定的文本格式,一般是通过编译器进行排错编译,为下一步的综合作准备。设计者可以选择最初的设计采用的输入形式,一般原理图输入方式是目前最受欢迎的方式,具有直观方便,容易掌握等优点,很容易为人接受。另外,还有HDL程序的文本方式是最一般化、最具普适性的输入方法,还具有通用的特

2、EDA技术在系统级设计中应用

系统级设计是一种高层次设计,也是“概念驱动式”设计。通过门级原理图描述电路是设计人员的必经之路。为了摆脱了电路细节的束缚,有效地针对设计日标进行功能描述,要求设计人员可以把精力集中于创造性的方案与概念的构思上,借助计算机,使EDA系统就能以规则驱动的方式自动完成整个设计。EDA技术应用于系统级设计流程如下:

3、EDA技术在电路级设计中应用

EDA技术在电路级设计中应用主要体现在电路级设计工作流程,如图1所示,接受系统设计任务后,电子工程师选择能实现该方案的合格元器件,确定设计方案再根据具体的元器件设计电路原理图。第一次仿真的内容有模拟电路的交直流分析、瞬态分析,数字电路的逻辑模拟、故障分析,元件模型库支持系统仿真,可以通过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,这样仿真有效检验设计方案在功能方面的正确性。接着,根据原理图产生的电气连接网络表进行PCB板的自动布局布线,进行包括热分析、噪声及窜扰分析、电磁兼容分析、可靠性分析的PCB后分析,实现第二次仿真,确保PCB板在实际工作环境中的可行性。然后再制作PCB板,实现系统功能。因此,电路级的EDA技术可以全面地了解系统的功能特性和物理特性于实际的电子系统产生前,消除开发风险,从而缩短了开发时间,降低了开发成。

摘要：EDA技术是电子设计领域的一场革命,目前发现非常迅速。在电子技术的应用中,EDA技术完成电子系统设计中的大部分工作,是信息时代电子技术发展的迫切需要。本文通过介绍EDA技术的要点及其现状和走向,并对EDA技术在电子技术中应用进行探析。

关键词：EDA技术,电子技术,ASIC电路级,应用

参考文献

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[2]马智浩,高梅,李春祎.EDA在电子设计中的应用[J].今日科苑, 2007,(16).

[3]邓海.基EDA技术的现代电子设计[J].九江职业技术学院学报. 2006,(01).