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EDA技术及应用(1)PPT课件

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EDA技术及其应用

EDA技术及其应用

在编程下载前必须利用EDA工具对适配生成的结果进行模拟测试
仿真
时序仿真
功能仿真
1.6 PLD
1.6.1 PLD的分类
集成度
低集成度芯片 高集成度芯片
可编程逻辑器件
乘积项结构器件 查找表结构器件
编程工艺
熔丝(Fuse)型器件 反熔丝(Anti-fuse)型器件 EPROM型 EEPROM型 SRAM型
逻辑综合
版图综合 结构综合
1.5 面向FPGA的EDA开发流程
1.5.3 适配（布线布局）
适配器也称结构综合器，它的功能是将由综合器产生的网表文件配置 于指定的目标器件中，使之产生最终的下载文件，如JEDEC、Jam格式的 文件。适配所选定的目标器件必须属于原综合器指定的目标器件系列。
1.5.4 仿真
●系统板设计结束后仍可利用计算机对 硬件系统进行完整的测试。
1.5 面向FPGA的EDA开发流程
1.5.1 设计输入
图1-1 FPGA的EDA开发流程
1.5 面向FPGA的EDA开发流程
1.5.1 设计输入 1. 图形输入
状态图输入 波形图输入 原理图输入
2. 硬件描述语言文本输入
将使用了某种硬件描述语言(HDL)的电路设计文本，如 VHDL或Verilog的源程序，进行编辑输入。
EDA技术为现代电子理论和设计的表达与实现提供了可能性。
1.1 EDA技术
EDA技术发展阶段
20世纪70年代 MOS工艺已得到广泛的应用 20世纪80年代 集成电路设计进入了CMOS(互补场效应管)时代 20世纪90年代 EDA技术推向成熟和实用
21世纪后
▲在FPGA上实现DSP应用 ▲在一片FPGA中实现一个完备的嵌入式系统 ▲ EDA软件不断推出 ▲ EDA使得电子领域各学科的界限更加模糊，更加互为包容 ▲基于EDA的用于ASIC设计的标准单元已涵盖大规模电子系统及复杂IP核模块 ▲软硬IP(Intellectual Property)核广泛应用 ▲ SoC高效低成本设计技术的成熟 ▲系统级、行为验证级硬件描述语言的出现，使复杂电子系统的设计和验证趋于简单

EDA简介PPT课件

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12
6. EDA的发展趋势
• IC设计的发展方向：单片系统或称系统集成芯片， 即在一个芯片上完成系统级的集成。
• 更趋于电路行为级的硬件描述语言，如SystemC、 Superlog及系统级混合仿真工具，可以在同一个开发 平台上完成高级语言，如C/C++等，与标准HDL语言 （Verilog HDL、VHDL） 或其他更低层次描述模块 的混合仿真。
• FPGA与ASIC正在互相融合，取长补短。
• 目前，许多PLD公司开始为ASIC提供FPGA 内核。
• 现在，传统ASIC和FPGA之间的界限正变得模糊。 系统级芯片不仅集成RAM和微处理器，也集成FPGA。
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13
二、 EDA设计流程及其工具 FPGA/CPLD设计流程
应用于FPGA/CPL.D的EDA开发流程
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2
1. EDA技术实现目标
利用EDA技术进行电子系统设计，最后的目标 是完成专用集成电路ASIC的设计和实现。
三条实现途径： 1)超大规模可编程逻辑器件***
主流器件：
FPGA（Field Programmable Gate Array) CPLD (Complex Programmable Logic Device)
生产工艺直接相关，因此可移植性差；
（5）只有在设计出样机或生产出芯片后才能进行实测。
.
11
采用EDA技术的优点：
（1）采用硬件描述语言作为设计输入； （2）库（Library）的引入；（支持自动设计） （3）设计文挡的管理； （4）强大的系统建模、电路仿真功能； （5）具有自主知识产权； （6）开发技术的标准化、规范化以及IP核的可利用性； （7）适用于高效率大规模系统设计的自顶向下设计方案； （8）全方位地利用计算机自动设计、仿真和测试技术； （9）对设计者的硬件知识和硬件经验要求低； （10）与以CPU为主的电路系统相比，高速性能好； （11）纯硬件系统的高可靠性。

EDA原理及应用 共263页PPT资料

EDA原理及应用 共263页PPT资料
HDL硬件描述语言概念 HDL语言特点和比较 HDL语言最新发展
EDA技术发展历史
EDA技术随着计算机、集成电路、电子系统设 计的发展，经历了三个发展阶段：
1、计算机辅助设计（CAD） 2、计算机辅助工程设计（CAE） 3、电子设计自动化（EDA）
1、计算机辅助设计(CAD)
硬件设计发展的初级阶段。在此阶段，大量选用中 小规模标准集成电路，将产品设计过程中高度重复 性的布图布线工作，采用二维图形编辑与分析的 CAD工具。由于PCB布图布线工具受到计算机工作 平台的制约，其支持的设计工作有限且性能比较差。
广义EDA技术，是通过计算机及其电子系统的辅助 分析和设计软件，完成电子系统某一部分的设计过 程。因此，广义EDA技术除了包含狭义的EDA技术 外，还包括计算机辅助分析CAA技术（如PSPICE， EWB，MATLAB等），印刷电路板计算机辅助设计 PCB-CAD技术（如PROTEL，ORCAD等）和其它高 频和射频设计和分析的工具等。
2、设计输入 设计输入是将所设计的系统或电路以开发软件要求 的某种形式表示出来，并输入EDA工具的过程。常 用的方法有硬件描述语言（HDL）和原理图输入方 法等。 原理图输入方式是一种最直接的描述方式，在可编 程芯片发展的早期应用较广，它将所需的器件从元 件库中调出来，画出原理图。这种方法虽然直观并 易于仿真，但效率低，且不易维护。更主要的缺点 是可移植性差。 HDL语言输入法利用文本描述设计，主要使用行为 级HDL，其主流语言是Verilog HDL和VHDL。
6、大多数EDA软件都具有仿真和模拟功能；
EDA技术的主要内容
基于狭义EDA技术进行可编程逻辑器件的设计应掌 握以下几个方面的内容： １、大规模可编程逻辑器件PLD，是利用EDA技术 进行电子系统设计的载体； ２、硬件描述语言HDL，是利用EDA技术进行电子 系统设计的主要表达手段； ３、EDA设计软件EDAS：是利用EDA技术进行电 子系统设计的自动化设计工具； ４、相关的硬件平台，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；

第9章 EDA技术及应用

第9章 EDA技术及应用
兰州财经大学电子工程系
9.1.1 EDA技术的涵义
• 狭义的EDA技术，就是指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 ，自动完成用软件方式设计电子系统，主要包括从硬 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，直至对于特定目 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， 或称为IES/ASIC自动设计技术。
兰州财经大学电子工程系
• 2. 逻辑综合 • 逻辑综合就是将设计者在EDA平台上编辑输入的文
本、图形描述，根据给定的硬件结构组件和约束控 制条件进行编译、优化、转换和综合，最终获得门 级电路甚至更底层的电路描述网表文件。综合后的 网表文件具有硬件可实现性。 • 3. 适配 • 适配又称结构综合器，它的功能是将逻辑综合产生 的网表文件配置于指定的目标器件中，使之产生最 终的下载文件，如JEDEC、Jam格式的文件。
兰州财经大学电子工程系
9.2 大规模可编程逻辑器件
• 可编程逻辑器件(Programmable Logic Devices，简称 PLD)是一种由用户编程以实现某种逻辑功能的新型逻辑 器件。
• PLD 经 历 了 从 PROM 、 PLA 、 PAL 、 GAL 到 FPGA 、 ispLSI等高密度PLD的发展过程。
原理图/HDL文本编辑
综合 逻辑综合器
FPGA/CPLD适配 结构综合器
FPGA/CPLD 编程下载
时序与功 能仿真
硬件测试
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
兰州财经大学电子工程系

EDA技术概述PPT课件

EDA技术概述PPT课件
现代电子设计技术的核心已日趋转向基于计算机的电子设计自动 化技术 EDA（Electronic Design Automation）技术。
20世纪70年代
EDA技术雏形
20世纪80年代
EDA技术基础形成
20世纪90年代
EDA技术成熟和实用
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第5页/共46页
EDA技术发展分为三个阶段 ：
2021/4/7
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第21页/共46页
1.4 EDA技术的优势
1．保证设计过程的正确性，大大降低设计成本，缩短设计周期。
2．有各类库的支持。
3．极大地简化设计文档的管理。
4．日益强大的逻辑设计仿真测试技术。
5．设计者拥有完全的自主权，再无受制于人之虞。
6．良好的可移植与可测试性，为系统开发提供了可靠的保证。
使得产品设计效率大幅度提高。
2021/4/7
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第14页/共46页
2.半定制或全定制ASIC
1）全定制-----芯片完全由厂家按特定 电路功能制造
设计人员从晶体管的版 图尺寸、位置和互连线 开始设计,以达到芯片面 积利用率高、速度快、 功耗低的最优性能
优点：
性能最佳 物理成本最低
可模数混合 设计成本大
2021/4/7
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第1页/共46页
1.1 电子设计自动化技术及其发展
EDA技术的涵义 广义的EDA技术、狭义EDA技术
广义定义： 以计算机硬件和系统软件为基本工作平台，继承和借
鉴前人在电路和系统、数据库、图形学、图论和拓扑逻辑、 计算数学、优化理论等多学科的最新科技成果而研制的商品 化EDA通用支撑软件和应用软件包。 广义的EDA技术 : 1）计算机辅助分析CAA( 如PSPICE EWB MATLAB等）

EDA技术及应用—Verilog HDL版(第三版) (1)

EDA技术及应用—Verilog HDL版(第三版) (1)

第2章 大规模可编程逻辑器件
(4) 封装代码。如Altera公司的EPM7128SLC84中的LC， 表示采用PLCC封装(Plastic Leaded Chip Carrier，塑料方形扁 平封装)。PLD封装除PLCC外，还有BGA(Ball Grid Array， 球形网状阵列)、C/JLCC(Ceramic /J-Leaded Chip Carrier,)、 C/M/P/TQFP(Ceramic/Metal/Plastic/Thin Quard Flat Package)、 PDIP/DIP(Plastic Double In line Package)、PGA(Ceramic Pin Grid Array)等，多以其缩写来描述，但要注意各公司稍有差 别，如PLCC，Altera公司用LC描述，Xilinx公司用PC描述， Lattice公司用J来描述。
第2章 大规模可编程逻辑器件
2.1.1 PLD的发展进程
最早的可编程逻辑器件出现在20世纪70年代初，主要是 可编程只读存储器(PROM)和可编程逻辑阵列(PLA)。20世 纪70年代末出现了可编程阵列逻辑(Programmable Array Logic，简称PAL)器件。20世纪80年代初期，美国Lattice公 司推出了一种新型的PLD器件，称为通用阵列逻辑(Generic Array Logic，简称GAL)，一般认为它是第二代PLD器件。 随着技术进步，生产工艺不断改进，器件规模不断扩大，逻 辑功能不断增强，各种可编程逻辑器件如雨后春笋般涌现， 如PROM、EPROM、EEPROM等。
第2章 大规模可编程逻辑器件
采用ISP技术之后，硬件设计可以变得像软件设计那样灵活 而易于修改，硬件的功能也可以实时地加以更新或按预定的 程序改变配置。这不仅扩展了器件的用途，缩短了系统的设 计和调试周期，而且还省去了对器件单独编程的环节，因而 也省去了器件编程设备，简化了目标系统的现场升级和维护 工作。

第一讲-EDA简介PPT课件

（1）打开原理图编辑窗 “File”→ “ New”→ “File Type” → “Graphic Editor File” → “ OK”
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（2）右击鼠标，选择“Enter Symbol”，
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（3）调入所需各元件，并连接好， 输入各引脚名：a、b、co、so
（4）将图文件取名为：h_adder.gdf,存入E:\MY_PRJCT目录 “File”→ “ Save As”→ …… → “ OK”
9
自顶向下的设计流程
10
5. EDA与传统电子设计方法的比较
传统的电子系统或IC设计中，手工设计 占了较大比例。缺点如下：
（1）复杂电路的设计、调试十分困难； （2）如果某一过程存在错误，查找和修改十分不便； （3）设计过程中产生大量文挡，不易管理； （4）对于集成电路设计而言，设计实现过程与具体
在 MAX+plusⅡ编译设计主控界面上，它显示了 MAX+plusⅡ自动设计的各主要处理环节和设计流程， 包括设计输入编辑、编译网表提取、数据库建立、逻 辑综合、路基分割、适配、延时网表提取、编程文件 汇编（装配）以及编程下载9个步骤。
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编译设计 主控界面
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MAX+plusⅡ设计流程
编译网表 提取
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1. EDA技术实现目标
利用EDA技术进行电子系统设计，最后的目标 是完成专用集成电路ASIC的设计和实现。
三条实现途径： 1)超大规模可编程逻辑器件***
主流器件：
FPGA（Field Programmable Gate Array) CPLD (Complex Programmable Logic Device)

EDA技术及应用(1)


Interoperability testing for key I/O protocols
Altera IP Portfolio*
Processors and peripherals
32/16 bit Nios II embedded processor

DSP
Filters and transforms
ASIC设计
ASIC（Application Specific Intergrated Circuits）即专用集成 电路，是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的 集成电路。与FPGA相同，是数字信号处理算法的电路实现方法。
全定制ASIC
•速度快、体积小、重量轻、功耗低 习资源
《VHDL与数字电路设计》 卢毅编著 科学出版社 《EDA技术与VHDL》第2版 潘松编著 清华大学出版社 《Verilog数字系统设计教程》夏宇闻编著 北京航空航 天大学出版社 《VHDL开发精解与实例剖析》 詹仙宁主编 电子工业出版社 参考网络资源： / / ednchina

PCI
32-/64-bit PCI PCI-X PCI Express x1, x4, x8

SDRAM
DDR / DDR2 SDRAM
Ethernet
10/100/1000 Mbps

Serial
USB 2.0 function I2C
media access control (MAC) and physical coding sublayer (PCS) 10-Gbps MAC and PCS 1588 industrial Ethernet Any speed MAC

EDA学习大全PPT课件

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图2-12 原理图管理浏览窗口
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图2-13 添加/删除元件库对话框
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2.3 放 置 元 件
1 利用浏览器放置元件
▪ 在如图2-12所示中的【Browse】选项的下拉式选 框中，选中【Libraries】项。
▪ 然后单击列表框中的滚动条，找出元件所在的元 件库文件名，单击鼠标左键选中所需的元件库； 再在该文件库中选中所需的元件。
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2．印制电路板设计系统
▪ 印制电路板设计系统是一个功能强大的印制电 路板设计编辑器，具有非常专业的交互式布线 及元件布局的特点，用于印制电路板（PCB） 的设计并最终产生PCB文件，直接关系到印制 电路板的生产。
▪ Protel 99 SE的印制电路板设计系统可以进行 多达32层信号层、16层内部电源/接地层的布 线设计，交互式的元件布置工具极大地减少了 印制板设计的时间。
▪ 注意文件名后缀为.sch
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图2-7 新建原理图文件
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4 设计管理器
▪ 启动protel99se后设计管理器处于打开状态，以 树状结构显示出设计数据库中的文件、组织形式 和库中各文件间的逻辑关系。
▪ 双击文件夹可展开一个树，并可通过单击小加号 展开分支，单击小减号折叠分支，如图2-8所示。
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图2-10 文档属性对话框
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Sheet option标签有以下内容：
▪ 图纸走向（orientation）：landscape为水平走向，portrait为垂直走向。 ▪ 图纸颜色：border color为图纸边框颜色，sheet color为图纸颜色。 ▪ 图纸尺寸：standard style为国际认可的标准图纸，有18种可供选择。
▪ 设计管理器主要用于管理各种文档，包括创建、 打开、关闭和删除设计数据库文件，删除访问成 员和修改密码与权限等操作。

《EDA技术及其发展》PPT课件


成本，减小系统的体积等，从而对系统的集成度不断提出更高
的要求。
➢ 高性能的EDA工具得到长足的发展，其自动化和智能化程度
不断提高，为嵌入式系统设计提供了功能强大的开发环境。
➢ 计算机硬件平台性能大幅度提高，为复杂的SoC设计提供了
物理基础。
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ASIC及其设计流程
ASIC(Application Specific Integrated Circuits，专用集成电路) 是相对于通用集成电路而 言的，ASIC主要指用于某 一专门用途的集成电路器 件。ASIC分类大致可分为 数字ASIC、模拟ASIC和数 模混合ASIC。
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2.科研方面主要利用电路仿真工具（EWB或PSPICE）进行电 路设计与仿真；利用虚拟仪器进行产品测试；将CPLD/FPGA器 件实际应用到仪器设备中；从事PCB设计和ASIC设计等。
在产品设计与制造方面，包括前期的计算机仿真，产品开发 中的EDA工具应用、系统级模拟及测试环境的仿真，生产流水线 的EDA技术应用、产品测试等各个环节。如PCB的制作、电子设 备的研制与生产、电路板的焊接、ASIC的流片过程等。
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1.2 EDA技术发展
●EDA（Electronic Design Automation） ●EDA：是指以计算机为工作平台，融合应用
电子技术、计算机技术、智能化技而研制成 的电子CAD(Computer Aided Design)通用软 件包。
●功能：辅助IC(integrated circuit)设计,电子电 路设计,PCB(Printed Circuit Board)设计
ASIC设计方法
全定制法
半定制法
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6. 对基础 VHDL 设计进行仿真，编写 VHDL 测试平台程序；
参考教材及学习资源
《VHDL与数字电路设计》 卢毅编著 科学出版社 《EDA技术与VHDL》第2版 潘松编著 清华大学出版社 《Verilog数字系统设计教程》夏宇闻编著 北京航空航 天大学出版社 《VHDL开发精解与实例剖析》 詹仙宁主编 电子工业出版社 参考网络资源：
/ / ednchina
EDA 技术及应用
1
EDA技术及其发展
2
EDA工程设计流程
3
常用EDA工具介绍
4
VHDL语言的基本知识
5
MAXPLUS II 简介
1、EDA技术及其发展
EDA技术的涵义 EDA技术的发展历程 ASIC设计 为什么要使用FPGA（智能手机中的FPGA应用）？
协议等开始设计电子系统,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IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上
自动处理完成.
EDA技术的涵义
广义上的EDA定义：现在对EDA的概念或范畴用得很宽.包括在 机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、 军事等各个领域,都有EDA的应用.目前EDA技术已在各大公司、 企事业单位和科研教学部门广泛使用.例如在飞机制造过程中, 从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟,都可能涉及到ED A技术.
– DSP applications • Video and image processing and general purpose
– Embedded market • Nios® II embedded processors, peripherals, and design environment
由于软核是以源代码的形式提供，尽管源代码可以采用加密方法， 但其知识产权保护问题不容忽视。
为什么使用FPGA？
硬核： 提供设计阶段最终阶段产品：已经过完全的布局布线的 网表形式提供，这种硬核既具有可预见性，同时还可以针 对特定工艺或购买商进行功耗和尺寸上的优化。尽管硬核 由于缺乏灵活性而可移植性差，但由于无须提供寄存器转 移级(RTL)文件，因而更易于实现IP保护。
Leverage third-party partners for addiVHDL等硬件描述语言描述的功能块，它已经过行为级设计优
化和功能验证，但其中不含有任何具体的物理信息。据此，用户可以综 合出正确的门电路级网表，并可以进行后续结构设计，具有最大的灵活 性，可以很容易地借助于EDA综合工具与其他外部逻辑电路结合成一体， 根据各种不同的半导体工艺，设计成具有不同性能的器件。可以商品化 的软IP内核一般电路结构总门数都在5000门以上。软IP内核又称作虚拟 器件。
EDA 技术及应用
课程简介
教学安排：
理论教学：1-18周 （36学时） 实验教学：5个实验（15学时） 考 试：实验（20）+笔试（80）
教学内容：
基于FPGA芯片的VHDL数字系统设计方法 参考教材：《EDA技术及应用》 朱正伟主编
清华大学出版社（讲授内容：1-6章及第7章部 分内容，重点为5、6章）
•20世纪70年代
向系统级开发
•OrCAD、Tango、 Protel
ASIC设计
ASIC（Application Specific Intergrated Circuits）即专用集成电 路，是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集 成电路。与FPGA相同，是数字信号处理算法的电路实现方法。
课程简介
教学目的：
1. 实现用于综合的代码的 VHDL 部分，确定行为和结构编
码风格之间的差异；
2. 区分用于综合的代码和用于仿真的代码； 3. 利用标量和复合数据类型来表达信息； 4. 掌握用并行和顺序语句描述电路结构的方法； 5. 实现常见数字逻辑结构（组合逻辑、时序控制电路[重
点]、有限状态机[FSM]）；
EDA
CAE
CAD
电子设计自动化
•计算机辅助工程
20世纪90年代 代表技术：硬件
•解决电路设计没有完
描述语言
•计算机辅助设计
成之前的功能检测
•版可图完）成输图入形与（编逻辑辑工图、（ GA应L用）于PAL和
(VHDL,Verilog HDL)及高性能 综合工具。
作
•20世纪80年代初
未来：SOC，面
Altera IP Solutions Strategy
Focus in-house development on:
– High-speed I/O interconnect technologies • PCI Express, Serial RapidIO®, Ethernet, SerialLite II, memory controllers
全定制ASIC
ASIC与FPGA 的关系？
为什么使用 FPGA？
•速度快、体积小、重量轻、功耗低 •设计成本高，设计周期长
• FPGA属于半定制ASIC • 可编程、开发周期短、开发成本低
• IP核、SOPC、28nm制造工艺 • FPGA在智能手机设计中的应用
为什么使用FPGA？
IP（Intellectual Property）内核模块：是一种预先设计好的甚至已经 过验证的具有某种确定功能的集成电路、器件或部件。 在FPGA应用中一般分为软核和硬核两种。
EDA技术的涵义
1）什么是EDA？ Electronic Design Automation __电子设计自动化
•
EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计
算机软件系统,是指以计算机为工作平台,融合了应
用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术
的最新成果,进行电子产品的自动设计.
•
利用EDA工具,电子设计师可以从概念、算法、
本课程所指的EDA技术：主要针对电子电路设计以大规模可编 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、大规模可编程器件的开发软件为设计 工具，自动完成用软件方式描述的电子系统设计过程，最终形 成集成电子系统或专用集成芯片的一门多学科融合的新技术。
EDA技术的发展历程