(商丘職業(yè)技術(shù)學院，河南 商 丘 4 76000)

EDA技術(shù)是20世紀90年代初迅速發(fā)展起來的一門新技術(shù)，代表了當今電子設計的最新發(fā)展方向，其是以計算機為工作平臺，融合了應用電子技術(shù)、計算機技術(shù)、智能化技術(shù)等多種技術(shù)來實現(xiàn)電子產(chǎn)品的自動化設計。EDA技術(shù)也是高度發(fā)達的信息化社會發(fā)展的必然趨勢，其應用也越來越廣泛，主要電子產(chǎn)業(yè)包括：通信工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)、半導體工業(yè)、電子零組件工業(yè)、消費性電子工業(yè)、光電及儀表工業(yè)等行業(yè)，是現(xiàn)代電子設計的核心，在現(xiàn)代電子電路設計中起著非常重要的作用。

1 EDA技術(shù)的發(fā)展

隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)、計算機技術(shù)和電子系統(tǒng)設計技術(shù)的不斷發(fā)展，EDA技術(shù)的含量正以驚人的速度上升，其產(chǎn)生和發(fā)展，使產(chǎn)品的開發(fā)周期大大縮短，且性能和價格比得到很大程度的提高。歸納起來其發(fā)展主要分為四個階段：

（1）70年代為計算機輔助設計(CAD)階段。人們開始用計算機輔助進行IC版圖編輯、PCB布局布線，取代了手工操作。

（2）80年代為計算機輔助工程(CAE)階段。與CAD相比，CAE除了有純粹的圖形繪制功能外，又增加了電路功能設計和結(jié)構(gòu)設計，并且通過電氣連接網(wǎng)絡表將兩者結(jié)合在一起，實現(xiàn)了工程設計。CAE的主要功能是：原理圖輸入，邏輯仿真，電路分析，自動布局布線，PCB后分析。

（3）90年代為電子系統(tǒng)設計自動化(EDA)階段。

（4）現(xiàn)代EDA技術(shù)就是以計算機為工具，在EDA軟件平臺上，根據(jù)硬件描述語言HDL完成的設計文件，能自動地完成用軟件方式描述的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化、布局布線、邏輯仿真，直至完成對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。

2 EDA技術(shù)的主要內(nèi)容

ESDA代表了當今電子設計技術(shù)的最新發(fā)展方向，其基本特征是：設計人員按照“自頂向下”的設計方法，對整個系統(tǒng)進行方案設計和功能劃分，系統(tǒng)的關(guān)鍵電路用一片或幾片專用集成電路(ASIC)實現(xiàn)，然后采用硬件描述語言(HDL)完成系統(tǒng)行為級設計，最后通過綜合器和適配器生成最終的目標器件。這樣的設計方法被稱為高層次的電子設計方法.

“自頂向下”(Top–Down)的全新設計方法，首先從系統(tǒng)設計入手，在頂層進行功能方框圖的劃分和結(jié)構(gòu)設計。在方框圖一級進行仿真、糾錯，并用硬件描述語言對高層次的系統(tǒng)行為進行描述，在系統(tǒng)一級進行驗證。然后用綜合優(yōu)化工具生成具體門電路的網(wǎng)表，其對應的物理實現(xiàn)級可以是印刷電路板或?qū)Ｓ眉呻娐?。由于設計的主要仿真和調(diào)試過程是在高層次上完成的，這一方面有利于早期發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設計上的錯誤，避免設計工作的浪費，同時也減少了邏輯功能仿真的工作量，提高了設計的一次成功率。

現(xiàn)代電子產(chǎn)品的復雜度日益加深，一個電子系統(tǒng)可能由數(shù)萬個中小規(guī)模集成電路構(gòu)成，這就帶來了體積大，功耗大，可靠性差的問題，解決這一問題的有效方法就是采用ASIC(Application Specific Integrated Circuits)芯片進行設計。ASIC按照設計方法的不同可分為：全定制ASIC，半定制ASIC，可編程ASIC(也稱為可編程邏輯器件)。

在設計全定制ASIC芯片時，設計師要定義芯片上所有晶體管的幾何圖形和工藝規(guī)則，最后將設計結(jié)果交由IC廠家掩膜制造完成。這樣做的優(yōu)點是：芯片可以獲得最優(yōu)的性能，即面積利用率高、速度快、功耗低；缺點是：開發(fā)周期長，費用高，只適合大批量產(chǎn)品開發(fā)。

半定制ASIC芯片的版圖設計方法有所不同，分為門陣列設計法和標準單元設計法，這兩種方法都是約束性的設計方法，其主要目的就是簡化設計，以犧牲芯片性能為代價來縮短開發(fā)時間。

可編程邏輯芯片與上述掩膜ASIC的不同之處在于：設計人員完成版圖設計后，在實驗室內(nèi)就可以燒制出自己的芯片，無須IC廠家的參與，大大縮短了開發(fā)周期。

硬件描述語言(HDL—Hardware Description Language)是一種用于設計硬件電子系統(tǒng)的計算機語言，其用軟件編程的方式來描述電子系統(tǒng)的邏輯功能、電路結(jié)構(gòu)和連接形式，與傳統(tǒng)的門級描述方式相比，它更適合大規(guī)模系統(tǒng)的設計。VHDL是一種全方位的硬件描述語言，包括系統(tǒng)行為級、寄存器傳輸級和邏輯門級多個設計層次，支持結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、行為三種描述形式的混合描述，因此VHDL幾乎覆蓋了以往各種硬件描述語言的功能，整個自頂向下或自底向上的電路設計過程都可以用VHDL來完成。

3 EDA技術(shù)的應用

EDA技術(shù)近年來的發(fā)展非常迅速，在教學，科研，通信、國防、航天、醫(yī)學、工業(yè)自動化、計算機應用、儀器儀表等領(lǐng)域的電子系統(tǒng)設計工作中，發(fā)揮著越來越重要的作用。

（1）在教學方面

理工科(特別是電子信息工程)類的高校幾乎都開設了EDA課程。主要是讓學生了解EDA的基本原理和基本概念，掌握用VHDL硬件描述語言描述系統(tǒng)邏輯的方法，使用仿真軟件工具進行電子電路課程的模擬仿真實驗并在畢業(yè)設計時讓學生從事簡單電子系統(tǒng)的設計，為今后工作打下基礎。

（2）在科研方面

主要利用電路仿真工具進行電路設計與仿真；利用虛擬儀器進行產(chǎn)品調(diào)試；將FPGA器件的開發(fā)應用到儀器設備中。在CDMA無線通信系統(tǒng)中，所有移動手機和無線基站都工作在相同的頻譜，為區(qū)別不同的呼叫，每個手機有一個唯一的碼序列，CDMA基站必須能判別這些不同觀點的碼序列才能分辨出不同的傳呼進程；這一判別是通過匹配濾波器的輸出顯示在輸入數(shù)據(jù)流中探測到特定的碼序列；FPGA能提供良好的濾波器設計，而且能完成DSP高級數(shù)據(jù)的處理功能，因而FPGA在現(xiàn)代通信領(lǐng)域中得到廣泛應用。

（3）在產(chǎn)品設計與制造方面

從高性能的微處理器、數(shù)字信號處理器一直到彩電、音響和電子電路等，EDA技術(shù)不單是應用于前期的計算機模擬仿真，產(chǎn)品調(diào)試，而且在電子設備的研制與生產(chǎn)，電路板的焊接過程中也起著很重要的作用?？梢哉fEDA技術(shù)已經(jīng)成為電子工業(yè)領(lǐng)域不可或缺的重要組成部分。

4 結(jié)束語

隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品的開發(fā)日新月異，EDA技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代電子設計的核心，其發(fā)展將是電子設計領(lǐng)域和電子產(chǎn)業(yè)的一場重大的技術(shù)革命，同時，也對電子專業(yè)課程的教學和科研提出了更深更高的要求。掌握和普及EDA技術(shù)，將對我國電子技術(shù)的發(fā)展具有重要而深遠的意義。

[1]丁長虹，桂馬立，宋 暖.EDA技術(shù)在電子課程教學中的作用[J].現(xiàn)代教育科學，2010，(S1):107-108.

[2]楊樹蓮.現(xiàn)代EDA技術(shù)及其發(fā)展[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2006，（15）:144-146.

[3]彭 璐.現(xiàn)代EDA技術(shù)及其應用[J].職業(yè)教育研究，2003，（06）:91-92.

[4]曹 瑞.基于EDA技術(shù)進行數(shù)字電路設計的研究[J].微計算機信息，2007，(07-2):273-275.

[5]劉小俊，涂春霞.基于EDA技術(shù)的單片機IP核設計[J].微計算機信息，2008，24(7-2):178-180.