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电子设计自动化(EDA)技术(葛红宇)课件章 (7)

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《电子设计自动化》PPT课件

《电子设计自动化》PPT课件
计算机辅助设计CAD （CAD：Computer Assist Design）
计算机辅助工程设计CAE （CAE: Computer Assist Engineering Design）
电子系统设计自动化ESDA （ESDA: Electronic System Design Automation）
《电子设计自动化》PPT 课件
第10章 电子设计自动化
第1 节 第2 节 第3 节 第4 节
概述 ABEL－HDL语言 PAC-Designer 软件的使用 ispPAC器件与PAC-Designer的使用
第1节 概述
一、EDA技术的发展过程
EDA技术伴随着计算机、集成电路、电子系统设计 的发展，经历了三个发展阶段：
特殊常量符号 .C. .D. .F. .K. .P. .SVn. .U. .X. .Z.
特殊常量
常量值功能说明 时钟输入(电平按低-高-低变化) 时钟下降沿(电平按高-低变化) 浮动输入或输出信号 时钟输入(电平按高-低-高变化) 寄存器预置数 N=2-9，驱动输入到超级电平2-9 时钟上升沿（电平按低-高变化） 任意态 高阻态
集合的表示
集合用中括号括起来，集合的元素用‘ ，’或 范围运算符‘ .. ’分隔 。 如： IN1＝[A, B, C, D, E, F]； OUT＝[Y0, Y1, Y2, Y3]； OUT = [Y0..Y3]； ADD=[0, C1, C2, Q15… Q0]；
集合的赋值
可以用数值或数值集合对集合赋值和比较。 例如集合A=[A1, A2, A3]， A＝[1，0，1]；等效于A1=1；A2=0； A3=1 或 A＝5； [A1, A2, A3] = 2等效于 A1=0；A2=1； A3=0 ；

EDA(电子设计自动化)教程

EDA(电子设计自动化)教程
7
7.1 Nios Ⅱ嵌入式处理器简介
Nios II提供3种不同的内核，以满足系统对不同性能和成本的需求。
表7-2 Nios Ⅱ系列处理器的成员
最高性能的优化
平衡性能和尺寸
最小逻辑占用的优化
8
7.1 Nios Ⅱ嵌入式处理器简介
Nios Ⅱ vs Nios
Nios Ⅱ
Nios
Pipelined RISC Architecture Pipelined RISC Architecture
Support for PCI and Bursting DMA in SOPC Builder GUI Higher bandwidth transfers through PCI
16
7.1 Nios Ⅱ嵌入式处理器简介
Example of a Nios Ⅱ Processor System
2
7.1 Nios Ⅱ嵌入式处理器简介
内容概要
一、第一代Nios嵌入式处理器 二、第二代Nios嵌入式处理器 三、可配置的软核嵌入式处理器的优势
3
7.1 Nios Ⅱ嵌入式处理器简介
一、第一代Nios嵌入式处理器
2000年，Altera发布了Nios处理器，这是第一款可 用于可编程逻辑器件的可配置的软核处理器。 基于RISC技术 16位指令集 16/32位数据通道 5级流水线 在一个时钟周期内完成一条指令的处理 具有一种基于JTAG的OCI（片上仪器）芯核
LCD Display
Compact Flash Interface
JTAG UART
Mass Storage Support
Single JTAG Connection For:

电子设计自动化.ppt

电子设计自动化.ppt
构造系统： 1 用市面上可买到的元器件构建 最底层模块
2 用较低一层模块构造较高一层模块 3 构造顶层模块
传统设计方法的每一个设计步骤都 要借助于经验和手工来完成，一个 较为复杂的电子系统需要经过多次 设计 测试 修改 再设计的 反复迭代过程，才能完成。
弊端：效率低下、消耗量大
电子设计自动化技术（Electronics Design Automation 简称EDA）
３. ＡＳＩＣ的设计步骤
（１）概念形成阶段 （２）系统描述或电路设计阶段 （３）功能仿真阶段 （４）时序验证仿真阶段 （５）测试码生成，测试码仿真阶段 （６）得到如下文件：
全部电路图、自制库、时序仿真波形与输入激励、 测试码仿真波形与相应的测试码，外引脚清单、 ＩＣ交、直流特性。
（７） 布局布线 （８） 后仿真阶段 （９） 工艺测试码生成阶段 （１０）样片初测 （１１）样片终测
是根据某种整机或电子系统的要求而专门设计的 IC。
优点：集成度高、速度快、可靠性好、保密性好、 体积小、重量轻。
1、ASIC分类 IC
通用I制ASCP 面向多用户、特定领域ASSP
全定制ASIC 半定制ASIC
常用的半定制ASIC：
门阵列 标准单元 可编程器件 现场可编程门阵列
第一节 VHDL概念 VHSIC---Very High Speed Integrated Circuit VHDL----VHSIC Hardware Description Language
传统设计方法： 原理图、真值表、 卡诺图、状态方程
缺点：（1）费时费力，易于出错。 （2）自己设计控制逻辑。 （3）难于理解和维护。 （4）需建立相应文档以说明功能。 （5）原理图输入工具专用，难于移植。 （6）不适合于系统仿真。

电子设计方案自动化技术EDA教学课件

电子设计方案自动化技术EDA教学课件
通过EDA教学，学生可以加强实 际电路设计和仿真验证的能力。
培养创新思维
EDA教学鼓励学生提出创新电路 设计的想法和方法。
满足行业需求
提供EDA教学使学生能够满足电 子设计行业对技术人才的需求。
结语与总结
1 继续学习
EDA是一个广阔而不断发展的领域，继续学习将提升你的技能。
2 应用实践
将所学知识应用于实际项目中，提升你的电子设计能力。
3 分享你的经验
与他人分享你的EDA经验和成果，共同推动电子设计领域的发展。
使用布局设计工具进行PCB布局和元件布置。
3 仿真工具
使用仿真工具评估电路性能和验证设计。
EDA在电子设计中的应用
电路板制造
了解EDA在电路板制造中的角色 和应用。
消费类电子产品
探索EDA在消费类电子产品设计 中的应用。
汽车电子
了解EDA在汽车电子系统设计中 的关键性应用。
EDA教学的重要性
加强实践能力
为什么学习EDA？
探索学习EDA的重要性和应 用前景。
课程内容
预览本课程将涵盖的主题和 学习目标。
EDA的基本概念
电路图
了解电路图的基本结构和表示方 法。
原理图设计
介绍原理图设计的原理和常见工 具。
PCB布局
探索PCB布局的关键步骤和最佳 实践。
EDA的工作流程
1
需求分析
了解客户需求和项目目标，定义设计规电路设计 Nhomakorabea2
范。
进行电路设计和模拟验证，优化电路性
能。
3
PCB设计
将电路设计转换为PCB布局，进行布线优
仿真与验证
4
化。
使用仿真工具验证设计的正确性和性能。

eda技术及应用PPT教学课件

eda技术及应用PPT教学课件
输出配置区
4、输入输出单元IOC（I/O Cell） 5、巨型块（Megablock） 包括8个GLB，1个ORP，16个IOC和两个专用I/O 6、时钟分配单元 二、在系统编程 1、各种状态 2、实现方式 3、编程组态与接口
4、3低密度ISP-PLD原理 4、4 ISP-GDS原理
一、ispGDS（Generic Digital Switch）器件介绍 用于灵活配置连接状态的器件
1、3 EDA特征与工具
特征：自顶向下TOP DOWN 工具：物理工具（PCB制作等）
逻辑工具（PLD器件设计）
特别是ISP（In System Programmability） 和CPLD（Complex Programmable Logic
Device）的使用！
1、4 可编程数字ASIC
第四章、Lattice 公司可编程器件介绍 4、1 ISP器件概述
4、2高密度ISP-PLD器件
一、ispLSI器件结构原理 1、集总布线区GRP（Global Routing Pool）
完成信号互连 2、万能逻辑块GLB（Generic Logic Block）
可编程阵列 3、输出布线区ORP（Output Routing Pool）
3、3 GAL器件 一、GAL器件概述（Generic Array Logic） 1、器件特点
可以反复编程使用 2、分类与参数 二、普通型GAL器件 1、内部电路结构 2、输出逻辑宏单元（OLMC）
OLMC（Output Logic Macro Cell） 可以实现软件进行的多种配置输出形式
三、OLMC的输出结构类型 1、简单模式 2、复合模式 3、寄存器模式（时序电路基本结构） 四、GAL器件的开发与编程 1、硬件条件：编程器和计算机 2、软件条件：可编程器件编译软件 如：ABEL，FUSEMAP等等

教学课件：《电子设计自动化(EDA)技术》葛红宇

教学课件：《电子设计自动化(EDA)技术》葛红宇
800万门。
仅局限于PLD器件。Lattice半导体
的可编程逻辑器件主要包括 ispLSI1000、ispLSI2000、
ispLSI5000、ispLSI8000、ispXPLD、 ispMACH等系列的CPLD器件，以 及LatticeXP2、ICE40、ECP等系列
的FPGA器件。
描述电子系统的逻辑功能行为、
布局、逻辑综合、设计模拟与软 硬件协同设计阶段。
(2) EDA开发平台自主实现 HDL语言描述到门级电路网表的 全过程，将电路映射到特定器件
的专用结构中。
力，具有框图、状态图与流程图
编辑功能，具有硬件描述语言 (VHDL，ABEL，AHDL)标准元件库。
(5) EDA超越电子设计进入其
他领域，与其他领域充分融合， 产生大量基于EDA的单片专用系 统SOC；基于VHDL自顶向下的设 计理念以及软硬核功能库在EDA
活方便，且便于设计交流与重用； 作为一种标准语言，VHDL不依赖 于特定器件，被众多EDA工具所
支持，移植性好。
数字系统的硬件结构与行为，可
以描述逻辑电路图、逻辑表达式 以及数字系统的逻辑功能。
Verilog以模块为基础实现设 计，具有与C语言类似的风格， 形式自由、灵活，容易掌握，对 其提供支持的EDA工具也较多， 综合过程较VHDL稍简单，高级描
接收系统。
的一个重要领域，由于飞行控制 具有多变量、强实时、复杂运算、 并行处理、非线性等特点，大容 量、超大容量的可编程逻辑器件 在飞行控制方面能够发挥重要的
作用。
通过FPGA实现航拍云台姿态的数 据采集控制与Kalman滤波的浮点
数运算，实现了一种基于硬件 Kalman滤波器的航拍云台姿态获
述方面不如VHDL。

电子设计自动化EDA

。
可测试性设计
EDA技术可以帮助设计师进行 可测试性设计，提高产品的可
测试性和可靠性。
02
EDA工具分类与功能
硬件描述语言（HDL）工具
总结词
用于描述数字电路和系统的行为和结构。
详细描述
HDL工具包括Verilog和VHDL等，用于描述数字电路和系统的行为和结构。这 些工具支持逻辑设计、模拟、验证等功能，是电子设计过程中不可或缺的一部 分。
05
EDA发展趋势与未来展望
AI与机器学习在EDA中的应用
自动化设计优化
利用机器学习算法对电路设计进行自动优化， 提高设计的性能和可靠性。
智能物理设计
通过机器学习技术实现物理设计的自动化， 提高设计的效率和质量。
自动化布线
利用机器学习技术实现布线的自动化，提高 布线的准确性和效率。
自动化测试
通过机器学习技术实现测试的自动化，提高 测试的准确性和效率。
特点
EDA技术具有自动化程度高、设计灵 活、精度高、可重复性好等优点，能 够大大提高设计效率，缩短产品上市 时间。
EDA技术的发展历程
起源
20世纪60年代，随着集成电路的出现， 人们开始使用计算机辅助设计工具进 行电子系统设计。
发展
现状
目前，EDA技术已经成为电子系统设 计不可或缺的重要工具，广泛应用于 集成电路、印刷电路板、系统级等多 个领域。
云计算与高性能计算在EDA中的应用
01
云计算资源共享
02
高性能计算加速
03
云端协同设计
通过云计算技术实现EDA资源的 共享，提高资源的利用率和效率。
利用高性能计算技术加速EDA的 计算过程，提高设计的速度和效 率。

电子设计自动化(EDA)页PPT文档


1、元器件的操作
－－创建电路
元件选用：打开元件库栏，移动鼠标到需要的元件图形上，按下左键，将元件符号 拖拽到工作区。
元件的移动：按住鼠标左键拖拽。
元件的旋转、反转、复制和删除：用鼠标单击元件符号选定，用相应的菜单、工具 栏，或单击右键激活弹出菜单，选定需要的动作。
元器件参数设置：选定该元件，从右键弹出菜单中选Component Properties可以设 定元器件的标签（Label）、编号（Reference ID）、数值（Value）和模型参数 （Model）、故障（Fault）等特性。
信息系统、通信系统、计算机系统、
性机能械分电析子、、自时动序化测等各试个直行至业印的设刷计电领路域板。
的自动设计。
目前常用的EDA软件
电子工作台（EWB）
印制电路板设计软件Protel99
电路硬件描述语言VHDL 及设计平台MAXplus+II
电子工作台EWB
电子工作平台Electronics Workbench (EWB)(现称为MultiSim) 软件是加拿大 Interactive Image Technologies公司于八十 年代末、九十年代初推出的电子电路仿真的 虚拟电子工作台软件。
电子产品智能化日益完善
电子产品和 计 算机紧密相联
电路的集成度越来越高 电子产品的更新周期越来越短
CAD技术
自动化程度更高；
EDA技术 功能更完善；
运行速度更快；
操作界面友好；
有良好的数据开放性和互换性；
EDA技术
研究电对子象设：计自动化（EDA）技术， 使字得系电统子的自线数动字路设集的计成设理电论计路和以人设及员计它能方所法在构。成计的算数机 上 应完用成领电域：路的功能设计、逻辑设计、

电子设计自动化第2章 EDA技术的设计方法ppt课件

.
第2章 EDA技术的设计方法
1) VHDL输入
VHDL(Very-high-speed Integrated Circuit Hardware Description Language)诞生于1982年，1987年底被IEEE和美国国 防部确认为标准硬件描述语言。自IEEE公布了VHDL的标准版 本IEEE-1076(简称87版)之后，各EDA公司相继推出了自己的 VHDL设计环境，或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。以 后，VHDL在电子设计领域得到了广泛的应用，并逐步取代了 原有的非标准的硬件描述语言。1993年，IEEE对VHDL进行了 修订，从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL的内容， 公布了新版本的VHDL，即IEEE标准的1076-1993版本(简称93 版)。如今，VHDL和Verilog HDL作为IEEE的工业标准硬件描述 语言，同样得到众多EDA公司的支持，在电子工程领域已成为 事实上的通用硬件描述语言。有专家认为，在新的世纪中， VHDL与Verilog HDL语言将承担. 起大部分的数字系统设计任务。
2.3 EDA设计过程 上一节介绍了现代电路设计的流程，这一 节介绍运用EDA技术进行数字系统设计的过程。 完整地了解EDA技术进行设计开发的流程对于 正确选择和使用EDA软件、优化设计项目、提 高设计效率十分有益。一个完整的、典型的 EDA设计流程既是自顶向下设计方法的具体实 施途径，也是EDA工具软件本身的组成结构。 在实践中进一步了解这一设计流程的诸多设计
(2) 采用通用逻辑元器件，通常采用74系列或CMOS4000系 列的产品进行设计。
(3) 在系统硬件设计的后期进行调试和仿真。只有在部分 或全部硬件电路连接完成后，才可以进行电路调试，一旦考虑 不周到，系统设计存在较大缺陷，则要重新设计，使设计周期 延长。

电子设计自动化EDA技术课程设计

电子设计自动化EDA技术课程设计一、背景总述电子设计自动化（Electronic Design Automation, EDA）技术指的是利用计算机软、硬件工具以及CAD技术来设计、仿真电子电路、系统，辅助设计工程师在电路、系统设计和验证、PCB设计、印制、生产、测试中快速有效地完成工作。

随着电子技术的迅速发展，EDA技术的重要性日益凸显。

本课程设计旨在让学生了解EDA软件的基本使用方法，并借助EDA工具设计、仿真、验证电路，提高学生的电子设计和EDA技能。

二、课程设计目标1.熟悉EDA软件的基本使用方法；2.了解EDA技术在电路、系统设计和验证、PCB设计、印制、生产、测试等方面的应用；3.了解EDA技术的发展历程、现状、趋势及相关的标准和规范；4.综合运用所学知识和技能，设计、仿真、验证电路。

三、课程大纲及教学安排课程大纲如下：章节内容学时1 EDA技术概述 2章节内容学时2 EDA软件介绍 43 电路设计流程 64 电路仿真技术85 PCB设计流程86 PCB制造流程 67 PCB测试技术 48 EDA技术的应用 69 课程设计实践项目 6教学安排：•第一周：课程介绍，EDA技术概述•第二周：EDA软件介绍1•第三周：EDA软件介绍2•第四周：电路设计流程•第五周：电路设计流程•第六周：电路仿真技术1•第七周：电路仿真技术2•第八周：PCB设计流程1•第九周：PCB设计流程2•第十周：PCB制造流程•第十一周：PCB测试技术•第十二周：EDA技术的应用•第十三周：课程设计实践项目介绍•第十四周：课程设计实践项目报告和演示四、课程设计实践项目本课程设计实践项目要求学生综合运用所学知识和技能，设计、仿真、验证一个电路。

项目步骤如下：1.确定电路类型和功能，选择EDA软件进行电路设计和仿真；2.使用EDA软件进行原理图绘制和电路仿真；3.对仿真结果进行分析和图表绘制，评估电路性能；4.根据仿真结果进行电路设计和优化，再次进行仿真并评估性能；5.根据电路设计结果进行电路板的制作和组装；6.使用测试设备对电路进行测试、分析，调试完善电路；7.撰写实验报告。

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第7章 工业控制专用集成电路
本例的速度、位移、加速度参数分别采用计量单位“步 /s”、“步”与“mm/s2”描述，电机步当量为0.01 mm，即1 mm = 100步。运动采样时间Δt设定为10 μs，即每过10 μs， 实体MtDrv的进程StaCon执行一次运动参数运算。为便于程序 描述，StaCon利用公式(7-3)的变体公式(7-4)计算运动速度， 式中的多项式Int(10-3Σak)为速度积分ΣakΔt的整数部分， 多项式Rm(10-3Σak)是速度积分ΣakΔt的余数部分。
(7-3)
第7章 工业控制专用集成电路 3．器件实现原理与功能结构 根据前文描述的控制原理与方法，本例的单轴交流伺服驱
动控制电路可采用图7.2所示的逻辑功能结构。
图7.2 单轴交流伺服控制器件的逻辑功能结构
第7章 工业控制专用集成电路
4．器件的进程结构 参照图7.2中的伺服控制器件的逻辑功能结构，本例通过 多进程结合结构化描述实现相应的伺服驱动控制电路逻辑。结 合器件各构成单元的功能与数据处理过程描述，分别设计专用 集成电路的并行接口写进程、并行接口读进程、状态转换与控 制、基准时钟控制、驱动脉冲输出控制等进程，各进程间的输 入/输出与启动关系如图7.3所示。
第7章 工业控制专用集成电路
第7章 工业控制专用集成电路
第7章 工业控制专用集成电路
第7章 工业Biblioteka 制专用集成电路第7章 工业控制专用集成电路
第7章 工业控制专用集成电路
第7章 工业控制专用集成电路
第7章 工业控制专用集成电路
第7章 工业控制专用集成电路
第7章 工业控制专用集成电路
第7章 工业控制专用集成电路
2．梯形加减速控制 受到电机功率、输出扭矩等条件的影响，实现伺服控制时， 还需要对电机的加加速度、加速度、速度等进行规划。运动控 制常用的速度规划方法包括S曲线加减速、梯形曲线加减速等 方法，其中梯形加减速运算简单、易于实现，在多种运动控制 系统中得到广泛应用，其加速度、速度曲线如图7.1所示。
第7章 工业控制专用集成电路
第7章 工业控制专用集成电路
7.1 单轴交流伺服驱动控制 7.2 两轴联动控制电路设计 7.3 高速数据采集专用控制电路 习题与思考
第7章 工业控制专用集成电路
7.1 单轴交流伺服驱动控制
7.1.1 控制原理与功能分析 1．交流伺服驱动原理与控制方法 交流伺服电机及驱动电路是运动控制系统的主要构成单元，
其性能指标决定运动控制系统本身品质的好坏。相应的，交流 伺服及其驱动控制也是运动控制系统的主要控制任务之一。
第7章 工业控制专用集成电路
交流伺服电机的控制模式与方法有很多种，包括模拟电压 方式、总线方式、指令脉冲结合方向信号方式等。相对于其他 方式，指令脉冲方式具有接线、调试简单方便、易于实现等特 点，在运动控制领域的应用相对广泛。工作于指令脉冲方式时， 其与传统的步进电机控制具有一定的类似性，交流伺服电机的 驱动信号包括驱动脉冲与方向信号。其中，指令脉冲的频率决 定伺服电机的转速，脉冲频率越高，转速越快；频率越低，转 速越慢。方向信号的电平状态决定电机的旋转方向，在不同的 高低电平状态作用下，电机分别按照逆时针或顺时针方向旋转。
第7章 工业控制专用集成电路
第7章 工业控制专用集成电路
第7章 工业控制专用集成电路
顶层实体MtDrv的数据写进程WrProc响应写信号WR的上升 沿。片选信号CS有效时，WrProc根据地址A的取值，分别将指 令位移、平均速度、初始速度等运动参数写入相关寄存器备用。 模式控制字Md仅使用8位数据端口D的低2位，取值00H～02H分 别对应于匀速运动、升速运动与降速运动3种模式；实体中的 基准时钟进程Ck10MP对100 MHz基准时钟CLK进行10分频，产生 10 MHz的控制时钟Ck10M用于采样周期、驱动脉冲等的实现。
第7章 工业控制专用集成电路
1．顶层实体MtDrv设计 顶层实体MtDrv提供16位双向数据端口D、3位地址输入端A 与器件片选端CS。同时，器件提供数据写入端WR、读出端RD， 均为低电平有效。器件使用地址00H～05H存储运动指令参数， 分别为指令位移Dis、平均速度SpdA、初始速度SpdS、终止速 度SpdE、加速度ACC与运动模式Md。为便于仿真观测，电路中 设置了相关的专用端口xSpd、XSpdCnt与XDisCur，以观察电路 运行时的瞬时速度、瞬时速度计数值与瞬时位移的变化情况。 生成电路时，可删除该部分端口及相关赋值语句，删除后器件 逻辑与功能不受影响。
第7章 工业控制专用集成电路
为便于理解与描述器件电路，在编程实现时，程序的所有 端口、变量、信号定义以及进程设计与前文的逻辑结构、进程 描述严格一致，顶层实体电路MtDrv的VHDL实现程序如下。
第7章 工业控制专用集成电路
例7-1-1 单轴交流伺服控制器件顶层实体MtDrv的VHDL描 述：
第7章 工业控制专用集成电路
第7章 工业控制专用集成电路 图7.3 单轴交流伺服控制器件的进程结构与启动关系
第7章 工业控制专用集成电路
7.1.2 电路的VHDL描述 结合电路的实际应用状况，在实现电路时，分别设计电路
的匀速运动、升速运动与降速运动3种工作模式，并分模式加 以实现。其中，匀速运动的参数曲线如图7.1所示；在升速运 动模式下，运动按指定初始速度开始，以指定加速度升至终止 速度，运动到指令位移结束；降速运动按指定初始速度开始， 以指定加速度降至指定的终止速度，运动到指令位移结束。
(7-1)
第7章 工业控制专用集成电路 图7.1 运动控制系统梯形加减速的加速度及速度曲线
第7章 工业控制专用集成电路 在图7.1所示梯形加速度控制中，瞬时时间t时的速度参数
由公式(7-2)确定：
(7-2)
第7章 工业控制专用集成电路
为便于梯形加减速的数字实现，本例中的速度计算利用递 推公式获取。假定速度、加速度的采样时间为Δt，时刻k-1的 速度、加速度采样值分别为vk-1、ak-1，则采样时刻k时的速度 vk由递推公式(7-3)确定。
第7章 工业控制专用集成电路
在图7.1所示的加减速过程中，根据运动控制系统的速度 特征，可以将梯形加减速的运动曲线划分为加速段、匀速段与 减速段3个工作段，分别为图中的0～t0、t0～t1、t1～t2这3个 时间段。假定运动控制系统在时刻t时的即时加速度、即时速 度分别为a(t)、v(t)，则瞬时时间t时的加速度参数由公式(71)确定：