数字电子系统的EDA设计方法研究

现代数字系统的设计方法专业：电力电子与电力传动学号：212012*********姓名：刘滔摘要随着微电子技术和计算机技术的不断发展，在涉及通信、国防、航天、工业自动化、仪器仪表等领域的电子系统设计工作中，EDA技术的含量正以惊人的速度上升，它已成为当今电子技术发展的前沿之一。

现代社会电子产品更新换代的速度越来越快，传统的自下而上(Bottom-Up)的设计方法越来越适应不了这种挑战。

随着可编程逻辑器件集成规模的迅速扩大，自身功能的不断完善，以及计算机辅助设计技术的不断发展，在现代电子系统设计领域，EDA(Electronic Design Automation)技术便引起了人们的极大关注。

设计者的工作仅限于利用软件的方式来完成对系统硬件功能的描述。

相应的FPGA/CPLD器件，在EDA工具的帮助下，就可以得到最后的设计结果。

本文首先阐述了EDA技术的基本概念、发展过程和基本特征，最后着重分析EDA技术在两个不同层次上的工作流程，即电路级设计和系统级设计，引入了一种自顶向下的高层次电子设计方法。

关键词：设计方法电子系统设计EDA一、现代数字系统设计的概述EDA（Electronic Design Automation）工程是现代电子信息工程领域中一门发展迅速的新技术。

EDA的定义有广义和狭义之分，广义定义EDA包括半导体工艺设计自动化、可编程器件设计自动化、电子系统设计自动化、印制电路板设计自动化、仿真与测试故障诊断自动化等。

狭义定义的EDA就是电子设计自动化。

EDA技术主要有四个方面：1、可编程逻辑器件，即应用EDA技术完成电子系统设计的载体；2、硬件描述语言（VHDL 或者 Verilog）。

它用来描述系统的结构和功能，是EDA的主要表达手段；3、配套的软件工具。

它用来完成电子系统的智能化设计；4、实验开发系统。

在整个EDA设计电子系统的过程中，实验开发系统是实现可编程器件下载和验证的工具，现代EDA技术是20世纪90年代初从计算机辅助设计、辅助制造和辅助测试等工程概念发展而来的。

数字电子电路设计中EDA技术的应用在科学技术发展的大力推动之下，数字电子电路设计也随之进步。

传统的电路设计工作已经不能实现时代需求与发展的满足，因此必须在电子电路设计中实现对EDA技术的科学使用。

本文主要针对数字电子电路设计中EDA技术的应用进行进一步探析，这对电子电路设计工作的顺利开展有相当重要的作用，同时也为后续各项工作打下坚实基础。

我们必须提高对EDA技术的重视程度，在作业过程当中，结合实际科学使用EDA技术。

标签：数字电子电路；EDA技术；应用现代社会微电子技术发展速度相当迅猛，数字电子电路设计工作所面临的难度也在逐步增加。

电子产品翻新周期的缩短给数字电子电路设计工作带来一定的难度与挑战。

EDA技术所具备的优势相当明显，在数字电子电路设计中进行科学使用可以说是划时代的改革。

在降低成本以及缩短设计周期方面，EDA技术所占据的优势相当明显，这也是其在数字电子电路设计中应用范围逐步扩大的主要原因，并为电子产品后续发展与进步打下坚实基础。

一、EDA技术概述EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）技术是逐渐从计算机辅助测试、计算机辅助制造、计算机辅助设计以及计算机辅助工程中发展而来的。

该技术主要是将计算机作为载体，在EDA软件平台上，设计者主要采用硬件描述语言VHDL进行设计，进而由计算机自动完成各项工作。

EDA技术是一种融合了当前多种新型技术的新技术，它以计算机为载体，将计算机技术、信息技术、电子技术以及智能技术相互融合起来，进而完成电子产品的自动化设计工作，这样有效促进了电路设计的可操作性以及效率性，不仅保障了电路设计的质量和效率，同时也极大地减轻了设计者的工作强度，同时也降低了电子产品的生产成本。

具体来说，EDA技术的特点以及EDA技术设计流程如下。

1.1EDA技术的特点（1）EDA技术可利用多种软件设计方式在硬件电路选择中进行使用。

设计工作可借助VHDL语言、波形等开展，在下载配置之前也可以实现自动完成的目标，并不需要得到硬件设备的参与。

湖北民族学院信息工程学院实验报告（电气、电子类专业用）班级： 09 姓名：周鹏学号：030940908 实验成绩：实验地点： EDA实验室课程名称：数字系统分析与设计实验类型：设计型实验题目：实验一简单的QUARTUSII实例设计，基于VHDL格雷码编码器的设计实验仪器：HH-SOC-EP3C40EDA/SOPC实验开发平台，PC机。

一、实验目的1、通过一个简单的3—8译码器的设计,掌握组合逻辑电路的设计方法。

2、初步了解QUARTUSII原理图输入设计的全过程。

3、掌握组合逻辑电路的静态测试方法。

4、了解格雷码变换的原理。

5、进一步熟悉QUARTUSII软件的使用方法和VHDL输入的全过程。

6、进一步掌握实验系统的使用。

二、实验原理、原理图及电路图3-8译码器三输入，八输出。

当输入信号按二进制方式的表示值为N时，输出端标号为N的输出端输出高电平表示有信号产生，而其它则为低电平表示无信号产生。

因为三个输入端能产生的组合状态有八种，所以输出端在每种组合中仅有一位为高电平的情况下，能表示所有的输入组合。

其真值表如表1-1所示输入输出A B C D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 1 0 0 0 0 0 0 1 00 1 0 0 0 0 0 0 1 0 00 1 1 0 0 0 0 1 0 0 01 0 0 0 0 0 1 0 0 0 01 0 1 0 0 1 0 0 0 0 01 1 0 1 0 0 0 0 0 01 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0表1-1 三-八译码器真值表译码器不需要像编码器那样用一个输出端指示输出是否有效。

但可以在输入中加入一个输出使能端，用来指示是否将当前的输入进行有效的译码，当使能端指示输入信号无效或不用对当前信号进行译码时，输出端全为高电平，表示无任何信号。

本例设计中没有考虑使能输入端，自己设计时可以考虑加入使能输入端时，程序如何设计。

福建农林大学金山学院信息工程类实验报告课程名称：EDA技术姓名：邱彬彬系：信息与机电工程系专业：电子信息工程专业年级：2010级学号：100201079指导教师：蔡剑卿职称：讲师2013年05月03日实验项目列表福建农林大学金山学院信息工程类实验报告系：信息与机电工程系专业：电子信息工程年级： 2010级姓名：邱彬彬学号： 100201079 实验课程： EDA技术实验室号：__田实405 实验设备号： 2B 实验时间： 2013年4月13日指导教师签字：成绩：实验一Quartus II 9.0软件的使用1．实验目的和要求本实验为验证性实验，其目的是熟悉Quartus II 9.0软件的使用，学会利用Quartus II 9.0软件来完成整个EDA开发的流程。

2．实验原理利用VHDL完成电路设计后，必须借助EDA工具中的综合器、适配器、时序仿真器和编程器等工具进行相应的处理后，才能使此项设计在FPGA上完成硬件实现，并得到硬件测试，从而使VHDL设计得到最终的验证。

Quartus II是Altera提供的FPGA/CPLD开发集成环境，包括模块化的编译器，能满足各种特定设计的需要，同时也支持第三方的仿真工具。

3．主要仪器设备（实验用的软硬件环境）实验的硬件环境是：微机一台GW48 EDA实验开发系统一套电源线一根十芯JTAG口线一根USB下载线一根USB下载器一个实验的软件环境是：Quartus II 9.0软件4．操作方法与实验步骤利用Quartus II 9.0软件实现EDA的基本设计流程：创建工程、编辑文本输入设计文件、编译前设置、全程编译、功能仿真。

利用Quartus II 9.0软件实现引脚锁定和编译文件下载。

利用Quartus II 9.0软件实现原理图输入设计文件的编辑和产生相应的原理图符号元件。

5．实验内容及实验数据记录安装QUARTUSII软件；因为实验时我的机器了已经有QUARTUSII软件，所以我并没有进行安装软件的操作。

实践（实训）内容实训一：Quartus II开发软件安装与使用1、实验内容1）Quartus II开发软件安装2）Quartus II开发软件功能认识3）Quartus II开发软件基本设计流程2、基本要求1）掌握Quartus II开发软件的安装方法2）了解Quartus II开发软件的基本功能界面包括：原理图、符号、文字、波形、引脚平面编辑器、信息窗口、体系显示、编译、烧写、时间分析窗口。

3）初步学会使用Quartus II开发软件创建、保存文件、编译、综合和仿真等4）认识元件库的可编程器件实训二： VHDL程序设计（1）1、实验内容VHDL功能语句的认识，包括类属参数说明语句、端口、BLOCK语句、进程、子程序。

2、基本要求练习语句输入、掌握其在程序当中的功能特点实训三：VHDL程序设计（2）1、实验内容1）程序包、库、配置语句2）并行语句、顺序语句3）VHDL语言的运算操作符，包括逻辑运算符、算术运算符、关系运算符1、基本要求理解上述语句和运算符的用途实训四：组合逻辑电路设计（1）1实验内容1）基本门电路2）半加器、全加器2、基本要求1）了解电路逻辑原理2）用原理图输入法进行设计3）用文本输入法（VHDL程序）进行设计4）仿真结果实训五：组合逻辑电路设计（2）1、实验内容1）6位加法器2）4位加减法器3）3位乘法器2、基本要求1）了解电路逻辑原理2）用原理图输入法进行设计3）用文本输入法（VHDL程序）进行设计4）仿真结果实训六：时序逻辑电路设计（1）1、实验内容1）JK触发器2）同步清零的计数器3）串入/串出移位寄存器2、基本要求1）了解电路逻辑原理2）用原理图输入法进行设计3）用文本输入法（VHDL程序）进行设计4）仿真结果实训七：时序逻辑电路设计（2）1、实验内容1）循环移位寄存器2）6位双向移位寄存器3）有限状态机设计（莫尔型、米里型）2、基本要求1）采用VHDL设计2）仿真结果实训八：分频器设计1、实验内容设计一个半整数分频器2、基本要求1）学会分频器设计的方法2）用VHDL语言设计程序3）仿真结果4）下载到实验箱进行验证实训九：音乐发生器设计1、实验内容设计一个音乐发生器2、基本要求1）了解音乐发生器的电路组成及工作原理2）用VHDL语言设计程序3）仿真结果4）下载到实验箱进行验证实训十： 2FSK/2PSK 信号产生器设计1、实验内容设计2FSK/2PSK 信号产生器2、基本要求1)用VHDL语言设计程序2)仿真结果3)下载到实验箱进行验证实训十一：多功能电子表设计1、实验内容设计一个具有多功能电子表，其功能包括：数字钟、数字跑表、调时、闹钟设置、日期设置2、基本要求1)用VHDL语言设计程序2)仿真结果3)下载到实验箱进行验证实训十二： A/D 变换控制器的设计1、实验内容设计设计一个控制器控制ADC0809，使其正常工作。