摘 要：文章分析了EDA技術(shù)的發(fā)展、特點，以及EDA技術(shù)屬于一種開發(fā)方式，緊緊圍繞可編程器件能夠使設(shè)計任務(wù)簡化，且明確了電子設(shè)計行業(yè)中EDA技術(shù)的功能，并且對傳統(tǒng)的電子設(shè)計方式與EDA技術(shù)設(shè)計方式進(jìn)行了比較，最后歸納了EDA技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：EDA技術(shù)；特點；應(yīng)用；發(fā)展

中圖分類號：TP391.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）06-0117-02

Abstract：This paper analyzes the development and characteristics of EDA technology，and EDA technology belongs to a development method. It can simplify the design task by closely surrounding the programmable device，and clearly defines the function of EDA technology in the electronic design industry. And the traditional electronic design method is compared with the EDA technology design method. Finally，the application and development trend of EDA technology are summarized.

Keywords：EDA technology；characteristics；application；development

0 引 言

Electronic Design Automation即EDA技術(shù)，其是指電子設(shè)計自動化。EDA技術(shù)作為一種新型技術(shù)，具備較快的發(fā)展速度，其設(shè)計載體是可編程大規(guī)模邏輯器件，其主導(dǎo)的描述系統(tǒng)邏輯的語言是硬件表述語言，其設(shè)計工具是可編程大規(guī)模邏輯器件的實驗開發(fā)系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)、計算機(jī)，結(jié)合相關(guān)的開發(fā)軟件，自動以軟件的形式在硬件系統(tǒng)中設(shè)計電子系統(tǒng)的一種新型技術(shù)。EDA技術(shù)能夠進(jìn)行邏輯優(yōu)化、邏輯分割、邏輯化簡、邏輯綜合、邏輯編譯、邏輯仿真、邏輯布局布線等，進(jìn)行相應(yīng)目標(biāo)芯片的編程下載、邏輯映射、適配編譯等工作，從而使專用集成芯片或者是集成電子系統(tǒng)最終形成。

1 EDA技術(shù)的概念、發(fā)展歷程、特點

EDA技術(shù)的發(fā)展基于電子系統(tǒng)設(shè)計、集成電路、計算機(jī)，截止目前已歷經(jīng)幾十年的過程，EDA技術(shù)的發(fā)展能夠劃分為三個時期，上個世紀(jì)70年代是計算機(jī)輔助設(shè)計，即CAD時期，該時期的特點主要是通過計算機(jī)輔助PCB布線、編輯電路原理圖，從而讓設(shè)計人員由以往高度重復(fù)的繪圖工作中獲得解放；上個世紀(jì)80年代是計算機(jī)輔助工程設(shè)計時期，即所謂的CAED時期，該時期的特點主要是緊緊圍繞自動布局布線、定時分析、模擬邏輯、仿真故障等，主要對設(shè)計電路的功能檢測問題進(jìn)行處理，確保設(shè)計可以在制作產(chǎn)品前其性能和功能進(jìn)行預(yù)知。上個世紀(jì)90年代是電子設(shè)計自動化時期，即EDA技術(shù)時期，這一時期的特點主要體現(xiàn)為綜合技術(shù)、仿真系統(tǒng)、高級描述語言，融入的設(shè)計思維是“自頂向下”，通過EDA工具進(jìn)行設(shè)計之前的高層次設(shè)計。作為電子技術(shù)設(shè)計的自動化的EDA可以引導(dǎo)電子系統(tǒng)或者是電子電路的軟件工具，這種工具能夠在設(shè)計電子產(chǎn)品的一系列時期體現(xiàn)其功能，從而可能設(shè)計出尤為復(fù)雜的系統(tǒng)或者是電路。在設(shè)計原理圖的時期，能夠結(jié)合EDA當(dāng)中的仿真工具對設(shè)計正確與否進(jìn)行論證。在設(shè)計芯片的時期，能夠結(jié)合EDA當(dāng)中的芯片設(shè)計工具對芯片版圖進(jìn)行設(shè)計制作。在設(shè)計電路板時期，能夠結(jié)合EDA當(dāng)中的設(shè)計電路板的工具對多層電路板進(jìn)行設(shè)計。尤其是在出現(xiàn)硬件描述語言的EDA工具之后，便可以自動化地設(shè)計復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)，僅僅需要結(jié)合硬件描述語言準(zhǔn)確地描述數(shù)字系統(tǒng)的行為，那么就能夠設(shè)計和制作這種數(shù)字系統(tǒng)的芯片。

EDA體現(xiàn)了當(dāng)前最新的電子設(shè)計技術(shù)的發(fā)展趨勢，通過EDA工具，電子設(shè)計人員能夠在設(shè)計電子系統(tǒng)中基于協(xié)議、算法、概念等，能夠結(jié)合計算機(jī)進(jìn)行很多的工作，且能夠在計算機(jī)上自動進(jìn)行電子產(chǎn)品的性能分析和電路設(shè)計，包括PCB版圖或者是IC版圖的設(shè)計。設(shè)計人員應(yīng)用新型“自頂向下”的高層次設(shè)計，這一設(shè)計方式先立足于系統(tǒng)設(shè)計，在頂層劃分功能方框圖并設(shè)計結(jié)構(gòu)。在方框圖中完成仿真和糾錯，且通過硬件描述語言表達(dá)高層次系統(tǒng)行為；再通過優(yōu)化工具生成實際門電路網(wǎng)絡(luò)表，專門的集成電路或者是印刷電路板是其相對的物理實現(xiàn)級。設(shè)計人員只能夠通過軟件，也就是通過EDA軟件與硬件描述語言實現(xiàn)系統(tǒng)硬件的功能。在高層次上進(jìn)行仿真設(shè)計以及調(diào)試，不但能夠盡早明確設(shè)計結(jié)構(gòu)的錯誤，而且提高了一次設(shè)計成功系數(shù)，降低了仿真邏輯功能工作量。

HDL即硬件描述語言屬于一種高級的計算機(jī)語言，能夠設(shè)計電子系統(tǒng)的硬件，其結(jié)合軟件設(shè)計手段對電路連接形式、電路結(jié)構(gòu)、電子系統(tǒng)邏輯功能進(jìn)行描述。作為EDA技術(shù)關(guān)鍵性組成部分的硬件描述語言屬于設(shè)計開發(fā)EDA中非常重要的一種軟件工具。而作為主導(dǎo)的電子設(shè)計硬件描述語言的VHDL，即超高速集成電路硬件描述語言，其建模能力與電路描述非常強(qiáng)，可以由很多層次描述數(shù)字系統(tǒng)，進(jìn)而使設(shè)計硬件的任務(wù)顯著簡化，實現(xiàn)了設(shè)計穩(wěn)定性的提升，在設(shè)計電子系統(tǒng)中應(yīng)用VHDL的顯著優(yōu)勢使設(shè)計人員能夠?qū)Ｗ崿F(xiàn)其功能，而不需要把太多的精力與時間用在不影響工藝跟功能的因素上。硬件描述語言能夠由三個層次描述電路，其層次由低至高，各自是電路級、幾級、行為級。通過VHDL設(shè)計電子系統(tǒng)的好處在于：一是VHDL的寬范圍描述能力確保其可以變成中心的高層次設(shè)計，調(diào)整設(shè)計人員的工作重點為實現(xiàn)和調(diào)試系統(tǒng)的功能，僅僅需要在物理實現(xiàn)中應(yīng)用較少的精力；二是VHDL能夠以清晰、簡潔的代碼來設(shè)計復(fù)雜控制邏輯，方便靈活，方便溝通、重用、保存設(shè)計結(jié)果；三是VHDL的設(shè)計不需要相應(yīng)的器件，便于轉(zhuǎn)換工藝；四是VHDL屬于標(biāo)準(zhǔn)語言，其被很多EDA企業(yè)支持，為此，具備良好的移植性。

將傳統(tǒng)的電子設(shè)計方式與EDA技術(shù)設(shè)計做對比，傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計僅僅設(shè)計于電路板上，其方式像是搭積木，這樣難以設(shè)計和調(diào)試復(fù)雜電路；倘若某個環(huán)節(jié)不正確，非常不便于查詢和整修；針對集成電路設(shè)計，其設(shè)計實現(xiàn)過程直接聯(lián)系實際的生產(chǎn)工藝，不具備良好的移植性；只有在生產(chǎn)芯片或者是設(shè)計樣機(jī)之后才可以實現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品的開發(fā)周期過長。EDA技術(shù)跟傳統(tǒng)的電子設(shè)計方式存在顯著的差異性，其結(jié)合可編程器件和設(shè)計芯片使系統(tǒng)的功能實現(xiàn)。在輸入設(shè)計與引入庫中應(yīng)用硬件描述語言，設(shè)計人員對器件的管腳和內(nèi)部邏輯予以定義，在設(shè)計芯片中完成固有的絕大部分設(shè)計電路板的工作。因為定義管腳較為靈活，設(shè)計電路板和電路圖的難度、工作量顯著減小，所以工作效率與設(shè)計的靈活性提高。并且，芯片的數(shù)量有所降低、系統(tǒng)的體積減小、能耗減少、系統(tǒng)的穩(wěn)定性與性能提升，從而能夠全面地應(yīng)用于計算機(jī)進(jìn)行自動化設(shè)計、調(diào)試、仿真。

2 EDA技術(shù)的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢

EDA技術(shù)的發(fā)展快速，其逐步在科研、教育、設(shè)計和制造產(chǎn)品中體現(xiàn)著非常大的功能。

在科研上，EDA技術(shù)重點結(jié)合電路仿真工具實現(xiàn)電路的仿真和設(shè)計；結(jié)合虛擬儀器調(diào)試產(chǎn)品；在儀器設(shè)備中應(yīng)用開發(fā)的CPLD/FPGA器件，在前期開發(fā)大批量產(chǎn)品芯片或者是小批量產(chǎn)品芯片中能夠直接應(yīng)用CPLD/FPGA。對于傳統(tǒng)機(jī)電的技術(shù)改進(jìn)和換代升級來講，應(yīng)用CPLD/FPGA能夠使傳統(tǒng)產(chǎn)品的性能提升、減小體積、增加產(chǎn)品附加值和技術(shù)含量。因此，廣大電子工程師以及高校相關(guān)專業(yè)學(xué)生需要熟悉該技術(shù)，這不但是設(shè)計效率提升的要求，也是社會發(fā)展的需要，只有熟悉了EDA技術(shù)，才可以更好地參與到全球電子工業(yè)市場競爭中，才可以獲得發(fā)展和生存?；诳茖W(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品更新速度與日俱增，在現(xiàn)代電子設(shè)計中，EDA技術(shù)是開發(fā)與研制電子產(chǎn)品的根本動力。因此，EDA技術(shù)的發(fā)展屬于電子產(chǎn)業(yè)界以及電子設(shè)計行業(yè)的一個非常大的技術(shù)變革。與此同時，其對電子信息類學(xué)科科研和教育工作的要求也越來越高。

在教學(xué)上，很多高校的電子信息類專業(yè)都設(shè)置了EDA學(xué)科，其關(guān)鍵在于使學(xué)生把握EDA技術(shù)的涵義、基礎(chǔ)理論等，明確應(yīng)用EDA工具模擬仿真電子電路學(xué)科實驗以及以VHDL表達(dá)系統(tǒng)邏輯的方式，像是能夠應(yīng)用CPLD/FPGA器件進(jìn)行競賽設(shè)計、課程設(shè)計、實驗教學(xué)、畢業(yè)設(shè)計等，確保電子系統(tǒng)的設(shè)計或者是實驗裝置具備便于修改、快速、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、易實現(xiàn)的特點。并且，其實現(xiàn)了學(xué)生計算機(jī)應(yīng)用技能、創(chuàng)新能力、動手操作能力的顯著提升。

在設(shè)計和制造產(chǎn)品上，由性能較高的數(shù)字信號處理器和微處理器一直到電子玩具電路、音響、彩電等，EDA技術(shù)不僅僅適用于之前的調(diào)試產(chǎn)品、計算機(jī)模擬仿真，還能夠焊接和制作電路板、生產(chǎn)和研制電子裝置、制作PCB。從某種意義上來講，電子工業(yè)行業(yè)中離不開EDA技術(shù)的支持。

3 結(jié) 論

總而言之，在電子設(shè)計行業(yè)中，EDA技術(shù)屬于一個偉大的變革，當(dāng)今恰恰處在迅速發(fā)展的時期，每一年都會出現(xiàn)一些新型的EDA工具，而國內(nèi)應(yīng)用EDA技術(shù)的能力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如一些發(fā)達(dá)國家。為此，無論是作為高校電子類的學(xué)生、還是電子硬件工程師，都務(wù)必學(xué)習(xí)和掌握EDA技術(shù)，從而能夠開發(fā)CPLD/FPGA。只有如此，才可以在未來的社會發(fā)展和競爭中占據(jù)優(yōu)勢地位。

參考文獻(xiàn)：

[1] 邱宇，王世元.區(qū)別于本科教學(xué)模式的高職院校EDA課程教學(xué)的改革與實踐 [J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2012，10（5）：193-195.

[2] 杜衛(wèi)平.EDA技術(shù)在電子設(shè)計中的應(yīng)用 [J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2017，7（14）：19-20.

[3] 楊焯群.EDA技術(shù)發(fā)展綜述 [J].電子制作，2018（1）：90-91.

[4] 劉義杰，徐軍，金亞玲.淺談《EDA技術(shù)》課程教學(xué)改革 [J].成功（教育），2011（16）：11.

作者簡介：李艷（1981.10-），女，河南商丘人，講師，本科。主要研究：電學(xué)、物聯(lián)網(wǎng)。