通信EDA技术课件

1.4.1电子电路设计与仿真工具
• 电子电路设计与仿真工具包括 SPICE/PSPICE；EWB；Matlab； SystemView；MMICAD等。
• SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis） 是由美国加州大学推出的电路分析仿真软 件，是20世纪80年代世界上应用最广的电路设计软件， 1998年被定为美国国家标准。1984年，美国MicroSim 公司推出了基于SPICE的微机版PSPICE（Personal— SPICE）。现在用得较多的是PSPICE6.2，可以说在同 类产品中，它是功能最为强大的模拟和数字电路混合 仿真EDA软件，在国内普遍使用。最新推出了 PSPICE9.1版本。它可以进行各种各样的电路仿真、 激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、 数据输出、并在同一窗口内同时显示模拟与数字的仿 真结果。无论对哪种器件哪些电路进行仿真，都可以 得到精确的仿真结果，并可以自行建立元器件及元器 件库。 网址：或 或
• 九十年代为ESDA(Electronic System Design Automation)阶段。尽管 CAD/CAE技术取得了巨大的成功，但并没有把人从繁重的设计工作中彻 底解放出来。在整个设计过程中，自动化和智能化程度还不高，各种 EDA软件界面千差万别，学习使用困难，并且互不兼容，直接影响到设 计环节间的衔接。基于以上不足，人们开始 追求贯彻整个设计过程的 自动化，这就是ESDA即电子系统设计自动化。
• EWB(Electronic Workbench)软件 是交互图像 技术有限公司（INTERACTIVE IMAGE TECHNOLOGIES Ltd）在20世纪90年代初推 出的电路仿真软件。目前普遍使用的是 EWB5.2，相对于其它EDA软件，它是较小巧 的软件（只有16M）。但它对模数电路的混合 仿真功能却十分强大，几乎100%地仿真出真 实电路的结果，并且它在桌面上提供了万用 表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分 析仪、数字信号发生器、逻辑转换器和电压 表、电流表等仪器仪表。它的界面直观，易 学易用。它的很多功能模仿了SPICE的设计， 但分析功能比PSPICE稍少一些。
1.3.1"自顶向下"的设计方法
• 10年前，电子设计的基本思路还是选择 标准集成电路"自底向上"（Bottom-Up） 地构造出一个新的系统，这样的设计方 法就如同一砖一瓦地建造金字塔，不仅 效率低、成本高而且还容 易出错。高层 次设计给我们提供了一种"自顶向下" （Top-Down）的全新的设计方法，这种 设计 方法首先从系统设计入手，在顶层 进行功能方框图的划分和结构设计。
• 在方框图一级进行仿真、纠错，并用硬件描 述语言对高层次的系统行为进行描述，在系 统一级进行验证。然后用综合优化工具生成 具体门电路的网表，其对应的物理实现级可 以是印刷电路板或专用集成电路。由于设计 的主要仿真和调试过程是在高层次上完成的， 这不仅有利于早期发现结构设计上的错误， 避免设计工作的浪费，而且也减少了逻辑功 能仿真的工作量，提高了设计的一次成功率。
1.1何谓EDA技术
• EDA (Electronics Design Automation)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、智能化技术最新成果而研制成 的电子CAD (Computer Assist Design)通用 软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作： IC设计,电子 电路设计以及PCB设计。没有 EDA技术的支持，想要完成上述超大规模集 成电路的设计制造是不可 想象的，反过来， 生产制造技术的不断进步又必将对EDA技术 提出新的要求。
• 设计全定制ASIC芯片时，设计师要定义芯片 上所有晶体管的几何图形和工艺规则，最后 将设计结果交由IC厂家掩膜制造完成。优点 是：芯片可以获得最优的性能，即面积利用 率高、速 度快、功耗低。缺点是：开发周期 长，费用高，只适合大批量产品开发。 • 半定制ASIC芯片的版图设计方法有所不同， 分为门阵列设计法和标准单元设计法，这两 种方法都是约束性的设计方法，其主要目的 就是简化设计，以牺牲芯片性能为代价来缩 短开发时 间。 • 可编程逻辑芯片与上述掩膜ASIC的不同之处 在于：设计人员完成版图设计后，在实验室 内就可以烧制出自己的芯片,无须IC厂家的参 与，大大缩短了开发周期。
联系方式
• 教师：郑红党
– 办公室地址：文昌校区信电学院402 – Email地址：zhenghongdang@ – 电话：3885961
引言
第1章 EDA技术的介绍
• 人类社会已进入到高度发达的信息化社会， 信息社会的发展离不开电子产品的进步。 现 代电子产品在性能提高、复杂度增大的同时， 价格却一直呈下降趋势，而且产品更新换代 的步伐 也越来越快，实现这种进步的主要原 因就是生产制造技术和电子设计技术的发展。 前者以微细加工 技术为代表，目前已进展到 深亚微米阶段，可以在几平方厘米的芯片上 集成数千万个晶体管；后者 的核心就是EDA 技术。
1.3.2 ASIC设计
• 现代电子产品的复杂度日益加深，一个 电子系统可能由数万个中小规模集成电 路构 成，这就带来了体积大、功耗大、 可靠性差的问题，解决这一问题的有效 方法就是采用ASIC (Application Specific Integrated Circuits)芯片进行设计。ASIC 按照设计方法的不同可分 为：全定制 ASIC，半定制ASIC，可编程ASIC（也 称为可编程逻辑器件FPGA/CPLD）。
通信EDA技术
课程介绍
• • • • 课程名称：通信EDA技术 课程性质：选修课 所属方向：应用技术 教学时间：4（18教学周）
授课方式
• 课堂讲授、作业 • 授课时间地址
– 周四 第9、10节 – 周日 第3、4节 – 计－A402
课程考核
• 平时（10%） 课程出席、提问 • 作业（20%） • 期末考试（70%） 闭卷考试
1.2 EDA技术的发展回顾
• 回顾近30年电子设计技术的发展历程，可将EDA技术分为三个阶段。 • 七十年代为CAD(Computer Assist Design)阶段，这一阶段人们开始用 计算机辅助进行IC版图编辑和PCB布局布线，取代了手工操作，产生了 计算机辅助设计的概念。 • 八十年代为CAE(Computer Assist Engineering Design)阶段，与CAD相 比，除了纯粹的图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计， 并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，以实现工程设计，这就是 计算机辅助工程的概念。CAE的主要功能是：原理图输入，逻辑仿真， 电路分析，自动布局布线，PCB后分析。
• Protel是PROTEL公司在20世纪80年代末推出的CAD工具，是 PCB设计者的首选软件。它较早在国内使用，普及率最高，有些 高校的电路专业还专门开设Protel课程，几乎所在的电路公司都 要用到它。早期的Protel主要作为印刷板自动布线工具使用，现 在普遍使用的是Protel99SE，它是个完整的全方位电路设计系统， 包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多 层印刷电路板设计（包含印刷电路板自动布局布线），可编程 逻辑器件设计、图表生成、电路表格生成、支持宏操作等功能， 并具有Client/Server（客户/服务器体系结构，同时还兼容一些其 它设计软件的文件格式，如ORCAD、PSPICE、EXCEL等。使 用多层印制线路板的自动布线，可实现高密度PCB的100%布通 率。Protel软件功能强大、界面友好、使用方便，但它最具代表 性的是电路设计和PCB设计。 • 网址：
1.3.3 硬件描述语言
• 硬件描述语言（HDL-Hardware Description Language） 是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言，它用软 件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构 和连接形式，与传统的门级描述方式相比，它更适合 大规模系统的设计。早期的硬件描述语言，如ABELHDL、AHDL，是由不同的EDA厂商开发的，互 相不 兼容，而且不支持多层次设计，层次间翻译工作要由 人工完成。为了克服以上缺陷，1985年美国国防部正 式推出了VHDL(Very High Speed IC Hardware Description Language)语言，1987年IEEE采纳VHDL为 硬件描述语言标准（IEEE STD-1076）。
1.4.2 PCB设计软件
• PCB(Printed—Circuit Board)设计软件种 类很多，如 Protel、OrCAD、Viewlogic、PowerPCB； Cadence PSD、MentorGraphices的 Expedition PCB、Zuken CadStart、 Winboard/Windraft/Ivex-SPICE、PCB Studio、TANGO等等。
参考书及网址
参考书及网址
EDA工程丛书 曾繁泰 等 清华大学出版社 EDA技术实用教程 潘松 黄继业 科学出版社 CPLD技术及其应用 宋万杰 罗丰 吴顺君 西安电子科技大学出版社 基于CPLD/FPGA的数字通信系统建模与设计 段吉海 黄智伟 数字电路设计与Verilog HDL 张亮 人民邮电出版社 数字集成系统芯片（SOC）设计 罗胜钦 北京希望电子出版社 嵌入式处理器原理及应用－Nios系统设计和C语言编程
1.3 ESDA技术的基本特征
• ESDA代表了当今电子设计技术的最新 发展方向，它的基本特征是：设计人员 按照"自顶向下"的设计方法，对整个系 统进行方案设计和功能划分，系统的关 键电路用一片或几片专用集成电路 （ASIC）实现，然后采用硬件描述语言 （HDL）完成系统行为级设计，最后通 过综合器和适配器生成最终的目标器件。
1.4 EDA工具
• 目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有： EWB、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、 Viewlogic、Mentor、Graphics、Synopsys、 LSIlogic、Cadence、MicroSim等等。这些工 具都有较强的功能，一般可用于几个方面， 例如很多软件都可以进行电路设计与仿真， 同时以可以进行PCB自动布局布线，可输出多 种网表文件与第三方软件接口。主要功能或 主要应用场合，分为电路设计与仿真工具、 PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具及 其它ED 彭澄廉 清华大学出版社