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EDA技术实用教程

EDA技术实用教程


EDA技术是数字电路设计应用的3大技术之一 3大技术 通用微处理器技术，如51单片机，ARM 处理器，属于嵌入式设计技术 专用微处理器技术，即DSP技术 EDA技术，即芯片设计，它包括ASIC设 计和PLD/FPGA芯片设计技术 熟悉任何一种都可以在IT行业立足
《 EDA 技术实用教程》主要特点 《 EDA 技术实用教程》主要特点
总成绩评分标准


平时成绩（作业、实验报告和点名记录）： 10%~20% 实验考试成绩： 20％～30% 期末考试成绩： 60%
EDA技术实用教程
第 1章
概
述
本章内容提要
1.1 EDA技术及其发展 1.2 EDA技术实现目标 1.3 硬件描述语言VHDL 1.4 VHDL综合 1.5 基于VHDL的自顶向下设计方法 1.6 EDA的优势 1.7 EDA的发展趋势
VHDL于1983年由美国国防部创建，1987年成为国际 标准：IEEE：1076。 1993年进行了修订，扩充了VHDL 的功能，成为IEEE：1076－1993版。
两个版本：87版和93版。 此外，Verilog_HDL 也是一种通用的硬件描述语言。 1983年创立，1995年成为IEEE标准。
RS232接口电路
并行接口
LED接口
LCD接口
A/D接口
D/A接口
基本概念
EDA：Electronic Design Automation (电子设计自动化） ASIC: Application Specific Integrated Circuit (专用集成电路） IP:Intellectual Property( 知识产权） HDL:Hardware description Language(硬件描述语言） 其中VHDL和Verilog_HDL两种应用最广泛。 PLD:Programable Logic Device （可编程逻辑器件, 可编程即可改写之意，PLD就像黑板，可以自由写，可 以擦除后再写）。

《EDA技术实用教程》主要特点53页PPT

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《EDA技术实用教程》主要特点
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
53
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子

eda技术的基本特点

eda技术的基本特点

eda技术的基本特点eda技术的基本特点 现代电⼦设计技术的核⼼就是EDA技术。

EDA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。

下⾯是⼩编收集的eda技术的基本特点，希望⼤家认真阅读! ⼀、EDA的分类 我们依据计算机辅助技术介⼊程度的不同，将电⼦系统设计分为以下三类： 1.⼈⼯的设计⽅法 此种设计⽅法从提出⽅案到验证⽅案等等均需要由⼈⼯来完成，并且⽅案的验证必须搭建实际的电路来完成验证。

这种⼈⼯的设计⽅法缺陷在于：开销特别⼤，但是效率却极低，并且周期⽐较长，还有⼀点就是现在的产品不是单单靠⼈⼯就能够完成的。

2.计算机辅助设计CAD 1970年以来，计算机开始被应⽤于Ic版图设计以及PCB布局布线，后来发展为可对电路功能和结构进⾏设计，并且在原来的基础上增添了逻辑仿真、⾃动布局布线等等的功能。

可以这么说CAD技术的应⽤取得了可喜的成果。

但我们也不能过于乐观，因为各种各样的软件层出不穷，每⼀种设计软件只能够解决⼀部分的问题，这就造成了软件不能完全脱离⼈去设计，智能化程度不能够满⾜⼈们的需求。

3.EDA电⼦设计⾃动化 1990年以后是EDA时代的到来。

伴随着电⼦计算机的不断发展，计算机系统被⼴泛的.应⽤于电⼦产品的设计和电⼦产品的测试以及电⼦产品的制造等各环节当中。

由于电⼦产品的性能不断提⾼以及精密度的增加，产品的更新所需要的时间越来越短。

相应的，电⼦产品的设计和电⼦产品的测试以及电⼦产品的制造也必须跟上更新的步伐。

同时EDA也是CAD向前发展的必然产物，是电⼦设计的核⼼内容。

⼆、EDA的基本特征 作为现今社会电⼦设计最前沿的技术，电⼦设计⼯程师可以通过EDA从协议、算法等等开始对电⼦系统进⾏设计，这样可以使计算机完成⼤量的⼯作，并实现了从电路设计以及性能分析⾄设计出PCB版图整个过程完全在计算机上实现⾃动化处理。

EDA设计⼯程师采⽤从系统设计⼊⼿，对功能⽅框图进⾏划分以及对结构进⾏设计。

第一章_概述

第一章_概述

F DP Speak er DS6 LED1 Speak er
1.5 基于 基于VHDL的自顶向下设计方法 的自顶向下设计方法
自顶向下的设计流程: 自顶向下的设计流程
1．设计说明书 5．前端功能仿真 9．结构综合
2．建立VHDL行为模型
6．逻辑综合
10．门级时序仿真
3．VHDL行为仿真
7．测试向量生成
R1 20K 20K
DP
[ a K b K U1 c d NG24A e f MAX7219CNG g DP ] Dpy Blue-CC ( VCC C1-2 JP1-7 JP1-8 R1-2 S1 R2-2 SW-PB R3-2 S2 R4-2 SW-PB R5-2 S3 U1-19 SW-PB )
11．硬件测试
4．VHDL-RTL级建模
8．功能仿真
12．设计完成
1.6 EDA与传统电子设计方法的比较 与传统电子设计方法的比较
EDA技术有很大不同： 技术有很大不同： 技术有很大不同 采用硬件描述语言作为设计输入。 1)采用硬件描述语言作为设计输入。 (Library)的引入 的引入。 2)库(Library)的引入。 设计文档的管理。 3)设计文档的管理。 强大的系统建模、电路仿真功能。 4)强大的系统建模、电路仿真功能。 具有自主知识产权。 5)具有自主知识产权。 开发技术的标准化、规范化以及IP IP核的可利用 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。 方案。 全方位地利用计算机自动设计 计算机自动设计、 8)全方位地利用计算机自动设计、 仿真和测试技 术。 对设计者的硬件知识和硬件经验要求低。 9)对设计者的硬件知识和硬件经验要求低。 10)高速性能好。 10)高速性能好。 11)纯硬件系统的高可靠性。 11)纯硬件系统的高可靠性。

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综合，适配
3）综合，综合优化是把HDL语言翻译成最基本的与或非门的连接关系 （网表），并根据要求（约束条件）优化所生成的门级逻辑连接，输 出edf和edn等文件，导给CPLD/FPGA厂家的软件进行实现和布局布 线。常用的专业综合优化工具有Synplicity公司的Synplify/Synplify Pro、Amplify等综合工具，Synopsys公司的FPGA Compiler II综合工 具（Synopsys公司将停止发展FPGA Express软件，而转到FPGA Compiler II平台），Exemplar Logic公司出品的LeonardoSpectrum等 综合工具。另外FPGA/CPLD厂商的集成开发环境也带有一些综合工 具，如Altera的Quartus II中的Analysis & Synthesis和Xilinx ISE中的 XST等。 4）布局布线（适配），综合的结果只是通用的门级网表，只是一些门与 或非的逻辑关系，与芯片实际的配置情况还有差距。此时应该使用 FPGA/CPLD厂商提供的实现与布局布线工具，根据所选芯片的型号， 进行芯片内部功能单元的实际连接与映射。这种实现与布局布线工具 一般要选用所选器件的生产商开发的工具，因为只有生产者最了解器 件内部的结构，如在Quartus II下完成布局布线的Fitter和在ISE的集成 环境中完成实现与布局布线的工具是Flow Engine。
常用EDA工具（二）
• 仿真器
– ModelSim（Model Tech)，Verilog-XL(Cadense)，Active HDL， VCS(Synopsys），NC-sim(Cadense) – ispLevel(Lattice)，Quartus II，Maxplus II（Altera），ISE （Xilinx） ：可编程芯片厂家的EDA工具

EDA概述。

EDA概述。

EDA技术
教材:EDA技术实用教程（第3版）
第1章 概述
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 EDA技术及其发展 EDA实现目标 硬件描述语言VHDL VHDL综合 基于VHDL的自顶向下的设计方法 EDA技术的优势 EDA的发展趋势
1.1 EDA技术及其发展
1、 EDA技术的定义 EDA (Electronic Design Automation)技术: ——电子设计自动化技术
EDA技术是一门综合性学科：
它融合多学科于一体，又渗透于各学科之中， 它代表了电子设计技术和应用技术的发展方向。
硬件实现：融合了大规模集成电路制造技术、IC版图设计技术、
ASIC测试和封装技术、 FPGA/CPLD编程下载技术、自动测试技术 等；
计算机辅助工程：融合了计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造
进入21世纪后，九方面的发展：
1、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； 2、在仿真和设计两方面支持标准硬件描述语言的功能强大 的EDA软件不断推出； 3、电子技术全方位纳入EDA领域； 4、EDA使得电子领域各学科的界限更加模糊，更加互为包 容； 5、更大规模的FPGA和CPLD器件的不断推出； 6、基于EDA工具的ASIC设计标准单元已涵盖大规模电子系 统及IP核模块； 7、软硬件IP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； 8、SoC高效低成本设计技术的成熟； 9、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。
* 20世纪90年代电子系统设计自动化EDA阶段
为了满足千差万别的系统用户提出的设计要求，最好 的办法是由用户自己设计芯片，让他们把想设计的电路直 接设计在自己的专用芯片上。微电子技术的发展，特别是 可编程逻辑器件的发展，使得微电子厂家可以为用户提供 各种规模的可编程逻辑器件，使设计者通过设计芯片实现 电子系统功能。 EDA工具的发展，又为设计师提供了全线EDA工具。这个 阶段发展起来的EDA工具，目的是在设计前期将设计师从事 的许多高层次设计工作由工具来完成，如可以将用户要求 转换为设计技术规范，有效地处理可用的设计资源与理想 的设计目标之间的矛盾，按具体的硬件、软件和算法分解 设计等。由于电子技术和EDA工具的发展，设计师可以在不 太长的时间内使用EDA工具，通过一些简单标准化的设计过 程，利用微电子厂家提供的设计库来完成数万门 ASIC和集 成系统的设计与验证。 20世纪90年代，设计师逐步从使用硬件转向设计硬件， 从单个电子产品开发转向系统级电子产品开发(即片上系统 集成，System on a chip)。

EDA技术实用教程ppt


EDA技术及其发展 EDA技术的主要内容 EDA设计方法 EDA技术及EDA工具的发展趋势
第一章 EDA技术概况
1.1 EDA技术及其发展
1.什么是EDA？ Electronic Design Automation 电子设计自动化
２. EDA技术定义 （广义定义）


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 印刷电路板设计自动化 仿真与测试、故障诊断自动化 形式验证自动化 通称为EDA工程
1.4 EDA技术及EDA工具的发展趋势

1. EDA技术的发展趋势 （1）广度上：大型机——工作站——微机 （2）深度上： ESDA（Electronic System Design Automation ） CE（Concurrent Engineering 并行设计工程） SOC/SOPC （ system on a programmable chip 单 芯片集成）
3）计算机辅助工程设计CAE阶段


20世纪80年代初，出现了低密度的可编程逻辑 器件（PLA programmable array logic和GAL generic array logic），相应的EDA开发工具主 要解决电路设计没有完成之前的功能检测等问 题。 80年代后期，EDA工具已经可以进行初级的设 计描述、综合、优化和设计结果验证。
EDA技术极大的降低了硬件电路的设计难度，提 高了设计效率，是电子系统设计方法的质的飞跃
传统设计方法
自下而上(Bottom-up)的设计方法
优点
设计人员对于用这种方法进行设计比较熟悉 实现各个子块电路所需的时间短
缺点
一般来讲对系统的整体功能把握不足 实现整个系统的功能所需的时间长因为必须先将 各个小模块完成；使用这种方法对设计人员之间 相互进行协作有比较高的要求。

《EDA技术实用教程(第五版)》课后习题答案(第1~10章)

《EDA技术实用教程(第五版)》课后习题及答案1 习题1-1EDA技术与ASIC设计和FPGA开发有什么关系？FPGA在ASIC设计中有什么用途？P3~4EDA技术与ASIC设计和FPGA开发有什么关系？答：利用EDA 技术进行电子系统设计的最后目标是完成专用集成电路ASIC的设计和实现；FPGA和CPLD是实现这一途径的主流器件。

FPGA和CPLD的应用是EDA技术有机融合软硬件电子设计技术、SoC（片上系统）和ASIC设计，以及对自动设计与自动实现最典型的诠释。

FPGA在ASIC设计中有什么用途？答：FPGA和CPLD通常也被称为可编程专用IC，或可编程ASIC。

FPGA实现ASIC设计的现场可编程器件。

1-2 与软件描述语言相比，VHDL有什么特点? P4~6 答：编译器将软件程序翻译成基于某种特定CPU的机器代码，这种代码仅限于这种CPU而不能移植，并且机器代码不代表硬件结构，更不能改变CPU的硬件结构，只能被动地为其特定的硬件电路结构所利用。

综合器将VHDL程序转化的目标是底层的电路结构网表文件，这种满足VHDL设计程序功能描述的电路结构，不依赖于任何特定硬件环境；具有相对独立性。

综合器在将VHDL(硬件描述语言)表达的电路功能转化成具体的电路结构网表过程中，具有明显的能动性和创造性，它不是机械的一一对应式的“翻译”，而是根据设计库、工艺库以及预先设置的各类约束条件，选择最优的方式完成电路结构的设计。

l-3什么是综合?有哪些类型?综合在电子设计自动化中的地位是什么?P6什么是综合? 答：在电子设计领域中综合的概念可以表示为：将用行为和功能层次表达的电子系统转换为低层次的便于具体实现的模块组合装配的过程。

有哪些类型?答：(1)从自然语言转换到VHDL语言算法表示，即自然语言综合。

(2)从算法表示转换到寄存器传输级(RegisterTransport Level，RTL)，即从行为域到结构域的综合，即行为综合。

EDA技术实用教程第五版第一张


EDA技术及其发展 EDA技术实现目旳 硬件描述语言VHDL VHDL综合 基于VHDL旳自顶向下设计措施 EDA与老式电子设计措施旳比较 EDA旳发展趋势
1.1 EDA技术旳概念
1.1.1 EDA技术旳实例引入
EDA( Electronic Design Automation)技术
❖ GPS DIGITAL--TV HDTV RADER-- SYSTEM 等等
1.2 EDA技术实现目的
因为单元库和功能模块电路越加成熟，全定制设计旳 措施渐渐被半定制措施所取代。在目前旳IC设计中，整 个电路均采用全定制设计旳现象越来越少。
3.混合ASIC 既具有面对顾客旳FPGA可编程功能和逻辑资源，
同步也具有可以便调用和配置旳硬件标志单元模块， 如CPU、RAM、加法器、乘法器等。
EDA技术旳主要应用领域
❖数字系统设计：软件、硬件技术成熟，普及程度大；面
广
❖模拟电路设计：正在进入实用。面小
电子信息领域全方面数字化，当代电子设备已极少单纯用模 拟电路。一般只在薄弱信号放大、高速数据采集和大功率输出等 局部采用模拟电路，其他部分如信号处理等均采用数字电路。大 多数电子系统旳主体部分是数字系统。
❖ 注重实践：经过上机熟悉软件使用方法、EDA流程， 强 化了解、利用电子系统旳EDA设计措施。
❖ 学会自学：内容广泛、名词概念繁多;涉及模拟、 数字电子技术，计算机操作、测试技术 学科知识旳应用;技术发展迅速。
❖ 按时完毕作业，做好试验预习和试验报告，并练习 科技论文旳写作措施。
参照书目
书目名称
ASIC ---专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit） SoC ---（System on a Chip ）系统级芯片/单片电子系统

《EDA技术实用教程(第五版)》课后习题答案(第1_10章)

《EDA技术实用教程(第五版)》课后习题及答案1 习题1-1EDA技术与ASIC设计和FPGA开发有什么关系？FPGA在ASIC设计中有什么用途？P3~4EDA技术与ASIC设计和FPGA开发有什么关系？答：利用EDA 技术进行电子系统设计的最后目标是完成专用集成电路ASIC的设计和实现；FPGA和CPLD是实现这一途径的主流器件。

FPGA和CPLD的应用是EDA技术有机融合软硬件电子设计技术、SoC（片上系统）和ASIC设计，以及对自动设计与自动实现最典型的诠释。

FPGA在ASIC设计中有什么用途？答：FPGA和CPLD通常也被称为可编程专用IC，或可编程ASIC。

FPGA实现ASIC设计的现场可编程器件。

1-2 与软件描述语言相比，VHDL有什么特点? P4~6答：编译器将软件程序翻译成基于某种特定CPU的机器代码，这种代码仅限于这种CPU而不能移植，并且机器代码不代表硬件结构，更不能改变CPU的硬件结构，只能被动地为其特定的硬件电路结构所利用。

综合器将VHDL程序转化的目标是底层的电路结构网表文件，这种满足VHDL设计程序功能描述的电路结构，不依赖于任何特定硬件环境；具有相对独立性。

综合器在将VHDL(硬件描述语言)表达的电路功能转化成具体的电路结构网表过程中，具有明显的能动性和创造性，它不是机械的一一对应式的“翻译”，而是根据设计库、工艺库以及预先设置的各类约束条件，选择最优的方式完成电路结构的设计。

l-3什么是综合?有哪些类型?综合在电子设计自动化中的地位是什么?P6什么是综合? 答：在电子设计领域中综合的概念可以表示为：将用行为和功能层次表达的电子系统转换为低层次的便于具体实现的模块组合装配的过程。

有哪些类型?答：(1)从自然语言转换到VHDL语言算法表示，即自然语言综合。

(2)从算法表示转换到寄存器传输级(RegisterTransport Level，RTL)，即从行为域到结构域的综合，即行为综合。

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