梁莉

摘 要：EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計中的應(yīng)用作用凸顯，與EDA技術(shù)特征優(yōu)勢有著密切的聯(lián)系。EDA技術(shù)大多是通過由上而下開展設(shè)計的，如此便能夠有效消除以往設(shè)計中存在的不足，并顯著提升設(shè)計效率。文章通過介紹EDA技術(shù)，分析EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計中的應(yīng)用作用及意義，對EDA技術(shù)的要點(diǎn)內(nèi)容、EDA技術(shù)電子設(shè)計流程及EDA技術(shù)的應(yīng)用展開探討，旨在為如何促進(jìn)電子技術(shù)設(shè)計有序發(fā)展研究適用提供一些思路。

關(guān)鍵詞：EDA技術(shù)；現(xiàn)代電子設(shè)計；應(yīng)用

引言

EDA技術(shù)是上世紀(jì)90年代飛速發(fā)展起來的一項新型技術(shù)，是現(xiàn)代電子設(shè)計新的發(fā)展潮流，其是基于計算機(jī)工作平臺，綜合了計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、智能化技能等一系列技術(shù)達(dá)成電子產(chǎn)品的自動化設(shè)計。同時，EDA技術(shù)是當(dāng)今信息化時代發(fā)展的必然趨勢，其應(yīng)用日趨廣泛，涉及信息、通訊、半導(dǎo)體、電子零組件等多個行業(yè)，是現(xiàn)代電子設(shè)計的核心，在現(xiàn)代電子設(shè)計中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[1]。由此可見，對EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計中的應(yīng)用開展研究，有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 EDA技術(shù)概述

1.1 EDA技術(shù)

EDA（Electronics Design Automation），即電子設(shè)計自動化，EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子技術(shù)的主要發(fā)展趨勢，在電子技術(shù)、仿真模擬工作中扮演著十分重要的角色。在電子設(shè)計技術(shù)中，將可編程邏輯器件應(yīng)用于系統(tǒng)中可很大程度提高電子設(shè)計工作靈活性，可編程邏輯期間在軟件編程過程中重構(gòu)器件的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式，進(jìn)一步使設(shè)計硬件靈活性得到顯著改善。可編程邏輯器件應(yīng)用結(jié)構(gòu)原理、運(yùn)行方式等的不斷發(fā)展，使以往的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計理念、方法、過程等均實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)變，一定水平上促進(jìn)了現(xiàn)代電子技術(shù)的革新。在可編程邏輯器件相關(guān)技術(shù)越來越成熟及計算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展背景下，EDA技術(shù)逐漸在電子設(shè)計領(lǐng)域中得到廣泛推廣。EDA技術(shù)基于計算機(jī)上的EDA工具軟件平臺實(shí)現(xiàn)設(shè)計文件過程中依托硬件描述語言開展系統(tǒng)邏輯描述。EDA技術(shù)幫助設(shè)計人員通過硬件描述語言、電子設(shè)計自動化等實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)硬件功能的設(shè)計工作，其可自動實(shí)現(xiàn)邏輯分割、邏輯編譯、布局布線等功能，進(jìn)一步促進(jìn)電子線路系統(tǒng)功能的全面達(dá)成[2]。

1.2 EDA技術(shù)發(fā)展

伴隨計算機(jī)技術(shù)、電子系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)以及集成電路技術(shù)的不斷進(jìn)步，為EDA技術(shù)發(fā)展創(chuàng)造了良好契機(jī)，EDA技術(shù)的發(fā)展、推廣，不僅顯著縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，還極大水平改善了產(chǎn)品的性能及價格比。EDA技術(shù)發(fā)展，具體可劃分成四個階段：

（1）上世紀(jì)70年代——計算機(jī)輔助設(shè)計階段，這一發(fā)展階段主要體現(xiàn)于CAD技術(shù)方面，計算機(jī)輔助設(shè)計得到了一定的推廣。人們逐步以計算機(jī)作為輔助開展IC版圖編輯、PCB布局布線等工作，取代了過去的手工作業(yè)方式。于此階段手工繪圖方式得到了一定優(yōu)化，進(jìn)而在計算機(jī)輔助設(shè)計發(fā)展作用上得到了有效凸顯。

（2）80年代——計算機(jī)輔助工程階段，該階段是在上一階段基礎(chǔ)上引入一系列新型應(yīng)用功能，在具備圖形繪制功能的同時，還增添了電路功能設(shè)計及結(jié)構(gòu)設(shè)計，并且通過電氣連接網(wǎng)絡(luò)表實(shí)現(xiàn)了兩者的有效結(jié)合。計算機(jī)輔助工程主要功能包括：原理圖輸入、邏輯仿真、自動布局布線以及電路分析等。在這一系列功能應(yīng)用上，通過將原理圖、邏輯圖等用以重要應(yīng)用內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計功能的進(jìn)一步豐富。

（3）90年代——電子系統(tǒng)設(shè)計自動化階段，該階段電子設(shè)計自動化目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，可經(jīng)由高級描述語言及系統(tǒng)識別仿真等優(yōu)勢開展應(yīng)用，極大水平改善了設(shè)計的效率。

（4）現(xiàn)代EAD技術(shù)即為將計算機(jī)作為工具，基于EDA軟件平臺，結(jié)合硬件描述語言實(shí)現(xiàn)的設(shè)計文件，可自動實(shí)現(xiàn)用軟件方式描述的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的邏輯仿真、布局布線、邏輯綜合等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對相關(guān)目標(biāo)芯片邏輯映射、適配編譯等操作[3]。

2 EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計中的應(yīng)用作用及意義

2.1 EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計中的應(yīng)用作用

憑借EDA技術(shù)廣泛的應(yīng)用范圍，將其應(yīng)用于現(xiàn)代電子設(shè)計中，可起到一系列的作用。對于現(xiàn)代電子設(shè)計而言，相對流行的編程方式即為無線編程、在線編程，而EDA技術(shù)不僅能夠充分適應(yīng)電子設(shè)計的發(fā)展，還可促進(jìn)達(dá)成無障礙編程，在編程過程中的保密性還能夠得到有效保障。EDA技術(shù)還有著十分顯著的可靠性，可有效解決電子設(shè)計中復(fù)位障礙、跑飛等問題。還可于集成、壓縮功能應(yīng)用情況下，完成對電子產(chǎn)品系統(tǒng)向某一芯片中的有效集成，如此可為設(shè)計管理實(shí)踐帶來極為便利，促進(jìn)對電子設(shè)計風(fēng)險控制工作的開展，還可使電子設(shè)計可靠性得到有效保障。除此之外，EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計中的應(yīng)用，還可收獲極高的效率，可達(dá)成多任務(wù)同時運(yùn)行的目的。在EDA技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐中，可于多模塊功能應(yīng)用情況下，有效加快電子設(shè)計速度及改善電子設(shè)計效率水平，推動電子設(shè)計工作進(jìn)一步朝信息市場化方向發(fā)展。另外，EDA技術(shù)還具備一定的適應(yīng)性，通過對其高速、高效及大容量等特點(diǎn)的有效成效，積極促進(jìn)電子設(shè)計的創(chuàng)新升級。EDA技術(shù)的一系列特征優(yōu)勢的凸顯可積極促進(jìn)現(xiàn)代電子設(shè)計的有序發(fā)展。

2.2 EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計中的應(yīng)用意義

電子技術(shù)是一項有著極強(qiáng)專業(yè)性的技術(shù)，現(xiàn)階段用于電子技術(shù)設(shè)計中的軟件多種多樣，經(jīng)由選取適用的應(yīng)用軟件，便可有效改善電子技術(shù)設(shè)計效率。EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計中的應(yīng)用有著十分重要的意義，EDA技術(shù)是將計算機(jī)用以主要平臺，然后將一系列相關(guān)技術(shù)開展綜合應(yīng)用。對于現(xiàn)代電子設(shè)計而言，EDA技術(shù)是發(fā)展的新潮流，具備各式各樣優(yōu)勢作用發(fā)揮，將其應(yīng)用于現(xiàn)代電子設(shè)計中可收獲諸多便利。伴隨EDA技術(shù)的逐步發(fā)展進(jìn)步，無不為現(xiàn)代電子設(shè)計帶來新的轉(zhuǎn)變，可有效改善全面電子技術(shù)設(shè)計效率水平，因此將EDA技術(shù)應(yīng)用于電子技術(shù)設(shè)計中十分重要。

3 EDA技術(shù)的要點(diǎn)內(nèi)容

ESDA可算得上是現(xiàn)代電子設(shè)計的最新發(fā)展方向，可將其理解為：設(shè)計人員依據(jù)自頂向下設(shè)計方法，對全面電子系統(tǒng)開展方案規(guī)劃及功能劃分，系統(tǒng)的關(guān)鍵電路通過一片或者幾片特定集成電路（ASIC）達(dá)成，然后依托硬件描述語言開展系統(tǒng)行為級設(shè)計，最后經(jīng)由適配器、綜合其得到最終目標(biāo)器件。該種設(shè)計方法可稱之為高層次電子設(shè)計方法。

3.1 自頂向下設(shè)計方法

對于自頂向下設(shè)計方法而言，第一步要從系統(tǒng)設(shè)計展開，于頂層開展功能方框圖劃分及結(jié)構(gòu)制定。于方框圖一級開展仿真、糾錯，同時選取硬件描述語言對高層次系統(tǒng)行為開展描述，于系統(tǒng)一級開展驗(yàn)證。緊接著選取綜合優(yōu)化工具得出對應(yīng)門電路網(wǎng)表，網(wǎng)表相關(guān)的物理實(shí)現(xiàn)級既可以是印刷電路板，又可以是專用集成電路。設(shè)計的主要仿真、調(diào)試過程是于高層次上實(shí)現(xiàn)的，如此不僅可為盡早覺察結(jié)構(gòu)設(shè)計中的錯誤提供便利，提高設(shè)計工作效率，還可減輕邏輯功能仿真的工作量，提升系統(tǒng)設(shè)計一次成功率[4]。

3.2 硬件描述語言

硬件描述語言指的是一類開展電子系統(tǒng)硬件設(shè)計的計算機(jī)語言，其借助軟件編程來對電子系統(tǒng)中各項內(nèi)容開展有效描述，諸如電子系統(tǒng)的連接形式、電路結(jié)合以及邏輯功能等。近年來，在大型電子系統(tǒng)設(shè)計中硬件描述語言得到廣泛應(yīng)用。上世紀(jì)80年代美國國防部研發(fā)出高速集成電路硬件描述語言，以作用于對EDA產(chǎn)品不兼容問題進(jìn)行解決，此外還可作用于開展多層次設(shè)計。IEEE利用高速集成電路硬件描述語言對過去硬件描述語言一系列功能予以了覆蓋。IEEE作為一類全方位的硬件描述語言，其涵蓋了多個設(shè)計層次，諸如邏輯門級、系統(tǒng)行為級以及寄存器傳輸?shù)?，并且還支持多種不同形式對全面項目開展混合描述。高速集成電路硬件描述語言一方面具備極佳的移植性，一方面其的設(shè)計還為工藝間轉(zhuǎn)換提供了極大便利，同時高速集成電路硬件描述語言使得設(shè)計人員主要工作轉(zhuǎn)變?yōu)殚_展實(shí)現(xiàn)與調(diào)試系統(tǒng)功能。

3.3 ASIC設(shè)計

面對電子系統(tǒng)集成電路中存在的各式各樣問題，包括可靠性不足、功耗大以及體積大等，可于集成電路設(shè)計過程中引入ASIC芯片開展解決。伴隨現(xiàn)代電子產(chǎn)品市場需求的逐步嚴(yán)苛，ASIC芯片可劃分成全定制ASIC、半定制ASIC以及可編程ASIC。在對全定制ASIC芯片進(jìn)行設(shè)計過程中，設(shè)計人員要對芯片上全面晶體管幾何圖形、工藝規(guī)則予以界定，然后把設(shè)計成果轉(zhuǎn)交給IC生產(chǎn)商掩膜制造，如此可最大限度的確保ASIC芯片獲取最理想的性能，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高效、高利用率以及低能耗的目的。

4 EDA技術(shù)電子設(shè)計流程

EDA技術(shù)是一項系統(tǒng)級的設(shè)計技術(shù)，是一類層次比較高的電子設(shè)計手段，該項應(yīng)用技術(shù)基于概念驅(qū)動，確保電子設(shè)計工作人員在設(shè)計過程中無需對門級原理圖開展利用，工作人員在確立設(shè)計目標(biāo)后便可應(yīng)用EDA技術(shù)對電路予以描述，如此一方面可有效縮減電路西決的制約，一方面可有效強(qiáng)化設(shè)計人員設(shè)計創(chuàng)造水平[5]。EDA系統(tǒng)支持設(shè)計人員把概念構(gòu)思、高層次描述輸入進(jìn)計算機(jī)后，基于系統(tǒng)規(guī)則實(shí)現(xiàn)對電子產(chǎn)品的設(shè)計。就EDA技術(shù)電子設(shè)計流程而言，主要可劃分為系統(tǒng)劃分、圖形或者VHDL輸入、代碼級功能仿真、適配前時序仿真及ASIC實(shí)現(xiàn)等，具體而言：（1）電子設(shè)計通過文本或圖形編輯器對設(shè)計描述予以呈現(xiàn)，即為實(shí)現(xiàn)設(shè)計表述；（2）電子設(shè)計通過編譯器對設(shè)計開展錯排編譯，也就是輸入硬件描述語言程序；（3）設(shè)計人員對硬件、軟件開展溝通，為達(dá)成功能仿真提供便利，也就是綜合；（4）在仿真設(shè)計檢測滿意后，借助FPGA開展邏輯映射操作，即為編程下載，由此系統(tǒng)級設(shè)計便宣告結(jié)束。EDA技術(shù)電子設(shè)計流程，如圖1所示。

5 EDA技術(shù)的應(yīng)用

近年來，EDA技術(shù)得到飛速發(fā)展，在諸多領(lǐng)域的電子系統(tǒng)設(shè)計工作得到廣泛推廣，包括通訊、教學(xué)、醫(yī)學(xué)、航天、國家計算機(jī)應(yīng)用、工業(yè)生產(chǎn)等等，并發(fā)揮著十分重要的作用。

5.1 EDA技術(shù)在通訊中的應(yīng)用

EDA技術(shù)在科研研究中的應(yīng)用，主要借助電路仿真工具開展電路設(shè)計、仿真；借助虛擬設(shè)備開展產(chǎn)品調(diào)節(jié)試用；在儀器設(shè)備中應(yīng)用FPGA器件開發(fā)。對于CDMA無線通信系統(tǒng)而言，全面無線基站、移動手機(jī)均于同一頻譜下運(yùn)行，為了對各種呼叫進(jìn)行區(qū)分，各部手機(jī)均有著一個特有的碼序列，CDMA基站唯有對多種觀點(diǎn)碼序列進(jìn)行有效判定，方可對不同傳呼進(jìn)程開展分辨，而此處的判定是經(jīng)由匹配濾波器輸出呈現(xiàn)于輸入數(shù)據(jù)流中探測到的特定碼序列。FPGA可提供適用的濾波器設(shè)計，同時還具備DSP高級數(shù)據(jù)處理功能，所以FPGA在現(xiàn)代通訊領(lǐng)域中得到廣泛推廣。

5.2 EDA技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用

EDA技術(shù)是電子設(shè)計的重要工具，不管是芯片設(shè)計，還是系統(tǒng)設(shè)計，倘若未有得到EDA工具的支持，均將無法實(shí)現(xiàn)。近年來，生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域?qū)DA技術(shù)進(jìn)行了引入，該項技術(shù)一方面可促進(jìn)對人體血壓、心率等生理信號展開更為準(zhǔn)確的檢測，一方面可經(jīng)由相關(guān)設(shè)計達(dá)成對生理信號的濾波、醫(yī)學(xué)圖像檢測等處理，使得生理信號更具臨床使用價值。所以，EDA技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域有著十分可觀的發(fā)展前景。

5.3 EDA技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)中的應(yīng)用

無論是數(shù)字信號處理器、性能極佳的微處理器，還是電子電路、冰箱、電視機(jī)等，EDA技術(shù)不僅應(yīng)用于前期計算機(jī)模擬仿真、產(chǎn)品調(diào)試，還應(yīng)用于電子設(shè)備的研發(fā)、制造，電路板焊接等一系列環(huán)節(jié)，并在其中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。某種意義上而言，EDA技術(shù)已然轉(zhuǎn)變成電子工業(yè)領(lǐng)域中必不可少的一部分。

6 結(jié)束語

總而言之，EDA技術(shù)是當(dāng)今信息化時代發(fā)展的必然趨勢，其應(yīng)用日趨廣泛，涉及信息、通訊、半導(dǎo)體、電子零組件等多個行業(yè)，是現(xiàn)代電子設(shè)計的核心，在現(xiàn)代電子設(shè)計中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。伴隨EDA技術(shù)的日趨成熟，其將進(jìn)一步推進(jìn)電子產(chǎn)業(yè)及電子設(shè)計領(lǐng)域的技術(shù)變革，將進(jìn)一步提升電子設(shè)計水平。鑒于此，相關(guān)人員務(wù)必要清楚認(rèn)識EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計中的應(yīng)用作用及意義，強(qiáng)化EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計中的科學(xué)合理應(yīng)用，不斷鉆研研究、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積極促進(jìn)電子技術(shù)設(shè)計有序發(fā)展。

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