EDA技术与应用(版)江国强电子教案

EDA技术与应用第二版教学设计一、课程目标该课程旨在使学生：1.了解EDA技术在现代电路设计中的重要性和应用；2.掌握EDA软件的使用，了解常用EDA软件的特点和优劣；3.能够在EDA平台上完成电路设计、仿真和验证。

二、教学大纲第一章 EDA技术概述1.EDA技术的基本概念及发展历程；2.EDA软件的分类及特点；3.EDA技术在电路设计中的应用。

第二章 EDA软件入门1.常用EDA软件介绍；2.EDA软件安装和基本使用；3.EDA软件的使用技巧和常见误区。

第三章电路设计流程1.电路设计流程及其基本原理；2.电路设计中的仿真和验证；3.优化设计流程、提高设计效率的方法。

第四章电路设计案例1.一类放大器的设计；2.数字电路的设计；3.RF电路的设计。

第五章 EDA技术发展趋势1.EDA技术的新进展和前瞻；2.下一代EDA软件的发展；3.EDA技术在未来的应用方向。

三、教学方法本课程采用讲解与实验相结合的教学方式，通过教师讲解和学生实践操作相交叉的方式，使学生能够同时掌握EDA技术的理论和实践方法。

同时，通过课堂互动的方式，深入了解学生的学习情况和问题，及时解决学生的困惑，提高教学效果。

四、考核方式1.课堂表现（30%）：包括课堂讨论、实验完成情况、作业完成情况等；2.课程报告（30%）：根据学生完成的项目，在课程结束时提交一份课程报告；3.期末考试（40%）：测试学生对EDA技术的理论和实践应用情况的掌握程度。

五、教材及参考书目主教材《EDA技术与应用》第二版，黄伟清等著，电子工业出版社。

参考书目1.《电子设计自动化》（第二版），王行健、羊长水编著，中国水利水电出版社。

2.《EDA系统设计与应用实例》（第二版），龚正洪编著，清华大学出版社。

3.《EDA软件使用与设计实例》（第二版），顾飞，清华大学出版社。

六、教学评估本课程采取学期末学生评教、教师教学评估、教研室评估等多维度评估方式，根据评估结果及时调整教学方法和内容，以不断优化教学效果。

EDA课程设计及应用课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解EDA（电子设计自动化）的基本概念，掌握相关软件工具的使用方法。

2. 学习并掌握数字电路的基本原理和设计流程，能运用EDA工具完成基础数字电路的设计与仿真。

3. 掌握课程相关领域的专业知识，如电子元器件、逻辑门、触发器等，并能将其应用于实际电路设计中。

技能目标：1. 培养学生运用EDA软件进行数字电路设计与仿真的能力，提高实践操作技能。

2. 培养学生分析问题、解决问题的能力，使其能够针对实际问题进行合理的电路设计和优化。

3. 提高学生的团队协作能力，通过小组合作完成课程设计项目。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子工程领域的兴趣，激发其学习热情，形成主动探索和积极进取的学习态度。

2. 培养学生严谨、细致、负责的工作作风，养成遵守实验规程、爱护实验设备的良好习惯。

3. 培养学生的创新意识，鼓励他们勇于尝试、不断挑战，形成良好的创新精神。

本课程针对高年级学生，在已有电子技术基础的前提下，通过EDA课程设计及应用，旨在提高学生的理论联系实际能力，培养他们在电子设计领域的创新精神和实践技能。

课程目标紧密围绕学科知识、学生特点及教学要求，分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估的实施。

二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. EDA基本概念与工具使用- 介绍EDA的基本概念、发展历程和应用领域。

- 学习并掌握主流EDA软件（如Multisim、Proteus等）的基本操作和功能。

2. 数字电路原理与设计- 回顾数字电路基础知识，包括逻辑门、触发器、计数器等。

- 学习数字电路设计流程，掌握从电路图绘制到电路仿真的全过程。

教学内容关联教材第3章“数字电路基础”和第4章“数字电路设计与仿真”。

3. 课程设计与实践- 分组进行课程设计，要求学生运用所学知识完成一个简单的数字电路设计与仿真。

- 教学过程中，安排如下进度：a. 第1周：分组，明确设计任务和要求。

1.1数字系统数字电路又名数字系统。

定义：用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。

由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。

组合逻辑电路组合逻辑电路简称组合电路，它由最基本的的逻辑门电路组合而成。

特点是：输出值只与当时的输入值有关，即输出惟一地由当时的输入值决定。

电路没有记忆功能，输出状态随着输入状态的变化而变化，类似于电阻性电路，如加法器、译码器、编码器、数据选择器等都属于此类。

时序逻辑电路时序逻辑电路简称时序电路，它是由最基本的逻辑门电路加上反馈逻辑回路（输出到输入）或器件组合而成的电路，与组合电路最本质的区别在于时序电路具有记忆功能。

时序电路的特点是：输出不仅取决于当时的输入值，而且还与电路过去的状态有关。

它类似于含储能元件的电感或电容的电路，如触发器、锁存器、计数器、移位寄存器、储存器等电路都是时序电路的典型器件。

1.2 EDA技术EDA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EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL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。

1.3 EDA技术的主要内容1.3.1 硬件描述语言硬件描述语言（HDL）是各种描述方法中最能体现EDA优越性的描述方法。

所谓硬件描述语言，实际就是一个描述工具，其描述的对象就是待设计电路系统的逻辑功能、实现该功能的算法、选用的电路结构以及其他各种约束条件等。

通常要求HDL既能描述系统的行为，又能描述系统的结构。

（1）Verilog-HDLVerilog-HDL语言是在1983年由GDA（Gateway Design Automation）公司的首创的。

2.1 逻辑门电路和触发器数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两类：组合逻辑电路的特点是任何时刻的输出信号仅仅取决于输入信号，而与信号作用前的电路原有状态无关。

在电路结构上单纯由逻辑门构成，没有反馈电路，也不含有存储元件。

时序逻辑电路在任何时刻的稳定输出，不仅取决于当前的输入状态，而且还与电路的前一个输出状态有关。

时序逻辑电路主要由触发器构成，而触发器的基本元件是逻辑门电路，因此，不论是简单还是复杂的数字电路系统都是由基本逻辑门电路构成的。

2.1.1 逻辑门电路数字系统的所有逻辑关系都是由与、或、非三种基本逻辑关系的不同组合构成。

能够实现逻辑关系的电路称为逻辑门电路，常用的门电路有与门、或门、非门、与非门、或非门、三态门和异或门等。

逻辑电路的输入和输出信号只有高电平和低电平两种状态：用1表示高电平、用0表示低电平的情况称为正逻辑；反之，用0表示高电平、用1表示低电平的情况称为负逻辑（本书采用正逻辑）。

在数字电路中，只要能明确区分高电平和低电平两种状态就可以了，高电平和低电平都允许有一定范围的误差，因此数字电路对元器件参数的精度要求比模拟电路要低一些，其抗干扰能力要比模拟电路强。

1．与门当决定某个事件的全部条件都具备时，该事件才会发生，这种因果关系称为与逻辑关系。

实现与逻辑关系的电路称为与门。

与门可以有两个或两个以上的输入端口以及一个输出端口，输入和输出按照与逻辑关系可以表示为：当任何一个或一个以上的输入端口为0时，输出为0；只有所有的输入端口均为1时，输出才为1。

组合逻辑电路的输入和输出关系可以用逻辑函数来表示，通常有真值表、逻辑表达式、逻辑图和波形图四种表示方式。

真值表是根据给定的逻辑关系，把输入逻辑变量各种可能取值的组合与对应的输出函数值排列成表格。

它表示了逻辑函数与逻辑变量各种取值之间的一一对应的关系，逻辑函数的真值表具有唯一性，若两个逻辑函数具有相同的真值表，则两个逻辑函数必然相等。

EDA技术与应用讲义第2章EDA设计流程及其工具EDA（Electronic Design Automation）是电子设计自动化的缩写，是指使用计算机和软件工具来辅助电子设计的过程。

EDA技术在现代电子设计中扮演着重要的角色，可以显著提高设计效率和设计质量。

本文将介绍EDA设计流程及其工具。

EDA设计流程主要分为以下几个步骤：1.需求分析：根据设计的目标和要求进行需求分析，包括性能指标、功能需求、资源限制等。

这一步的目标是明确设计的目标和要求。

2. 系统级设计：在这一步中，将高层次的功能和架构进行设计，包括整体架构、数据流、控制逻辑等。

通常使用的工具有MATLAB、Simulink等。

3. 后端设计：在这一步中，根据系统级设计进行详细设计，包括电路设计、电路模拟和布局布线。

电路设计可以使用工具如Cadence、Synopsys等，模拟可以使用工具如HSPICE、Spectre等，布局布线可以使用工具如Xilinx、Altera等。

4. 驱动及仿真：在这一步中，对设计进行验证和仿真，包括功能仿真、时序仿真和功耗仿真。

功能仿真通常使用工具如ModelSim、VCS等，时序仿真使用工具如PrimeTime、STA等，功耗仿真使用工具如PrimPro、PowerMill等。

5. 物理布局：在这一步中，根据前端设计结果对芯片进行物理布局，在芯片上规划各个模块的位置以及线路的走向。

可以使用工具如Caprice、Innovus等。

6. 物理布线：在这一步中，根据芯片的物理布局结果进行布线，将各个模块之间的连线完成。

主要使用工具有Innovus、Cadence等。

7. 物理验证：在这一步中，对芯片进行物理验证，包括DRC（Design Rule Checking）、LVS（Layout vs. Schematic）等。

可以使用工具如Calibre、Assura等。

8. 功能验证：在这一步中，对芯片进行功能验证，通过测试芯片的各种功能和逻辑是否与设计要求一致。

EDA技术教案范文
I. Overview
EDA，即 Exhaustive Design of Array，是一种模拟设计技术，能够
有效地以少量的步骤来自动生成复杂的板级模块以及实现PCB板的设计。

EDA技术的实现允许设计师灵活的处理布局设计，减少对布局设计所需的
时间，并且提高了精度，避免了设计中常见的错误，从而极大地提高了产
品的质量和性能。

II.EDA技术设计基础
1.物理布局
EDA技术的物理布局是采用自动布局设计的一种方式，其结果为PCB
板上的元件和连接线分布的最优配置，并且可以保证元件之间的最佳连接，使元件之间不会彼此相互干扰，保证信号线能够在最小的面积中实现高效
的信号传输，以及保证PCB板上元件连接线的稳定性和可靠性。

2.拓扑图分析
拓扑图分析是用于确定PCB板上元件的恰当连接、路径和布局的一种
方法，而且是EDA技术中布局设计中必不可少的一部分。

在拓扑图分析中，设计师可以仔细的分析电路中的电压、信号及相应的元件之间的关系，从
而确定出适合于PCB板布局的元件之间的恰当的连接。

3.板级模块
板级模块是指PCB板上的元件以及元件之间的连接，而EDA技术就是
将这些元件和连接线有效进行组织和安排，以及自动生成最佳的板级模块。

EDA技术与应用一、课程说明课程编号：090357Z10课程名称：EDA技术与应用/ The technology and application of Electronic Design Automation课程类别：专业教育课程学时/学分：48 /3先修课程：模拟电子技术、数字电子技术、计算机与程序设计语言基础适用专业：电子信息工程教材、教学参考书：1.潘松主编.EDA技术与Verilog HDL(第二版).北京：清华大学出版社.2013年2.张延伟等主编.Verilog HDL程序设计实例详解.北京：人民邮电出版社.2008年3.张静秋主编.EDA技术实验教程.长沙：中南大学出版社.2011年二、课程设置的目的意义《EDA技术与应用》是为电子信息工程专业学生开设的一门实践性很强的专业必修课，课程设置的目的是让学生通过学习这门结合现代电子技术与计算机辅助设计的课程，了解可编程逻辑器件的原理知识及EDA开发流程，掌握Verilog-HDL硬件描述语言的编程方法及编程技巧，熟悉QuartusII、ModelSim 等常用EDA软件的使用方法，能够完成简单逻辑电路的RTL代码设计、功能仿真、时序仿真、综合编译、编程下载及硬件测试，为进一步学习大规模集成电路设计、SOPC系统设计等后续课程奠定EDA基础。

三、课程的基本要求知识：了解可编程逻辑器件的结构原理，掌握Verilog HDL硬件描述语言的基本要素与语句，学会组合电路、时序电路、有限状态机等基本逻辑电路的各种设计方法，熟悉Quartus软件的多种设计输入方法、综合编译、编程下载以及硬件测试的设计流程，并进一步理解硬件设计中的资源优化、速度优化、功能仿真、时序仿真等技术，了解基于FPGA解决方案的SoC片上系统设计技术。

能力：通过对本课程的学习，学生能较好地掌握全新的硬件电子系统的设计技术，更深刻地了解计算机软件语言与硬件语言实现的现代电子系统设计能力。