EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

梁莉

摘 要：EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用作用凸顯，與EDA技術(shù)特征優(yōu)勢(shì)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(jì)的，如此便能夠有效消除以往設(shè)計(jì)中存在的不足，并顯著提升設(shè)計(jì)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(jì)中的應(yīng)用作用及意義，對(duì)EDA技術(shù)的要點(diǎn)內(nèi)容、EDA技術(shù)電子設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)；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(xiàng)新型技術(shù)，是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)新的發(fā)展潮流，其是基于計(jì)算機(jī)工作平臺(tái)，綜合了計(jì)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(dòng)化設(shè)計(jì)。同時(shí)，EDA技術(shù)是當(dāng)今信息化時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)，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(gè)行業(yè)，是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的核心，在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[1]。由此可見，對(duì)EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)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(jì)自動(dòng)化，EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)，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(jì)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(jì)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(jì)硬件靈活性得到顯著改善?？删幊踢壿嬈骷?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(jì)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(jì)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(jì)領(lǐng)域中得到廣泛推廣。EDA技術(shù)基于計(jì)算機(jī)上的EDA工具軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)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(jì)人員通過硬件描述語言、電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化等實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)硬件功能的設(shè)計(jì)工作，其可自動(dòng)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(jì)算機(jī)技術(shù)、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jià)格比。EDA技術(shù)發(fā)展，具體可劃分成四個(gè)階段：

（1）上世紀(jì)70年代——計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)階段，這一發(fā)展階段主要體現(xiàn)于CAD技術(shù)方面，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)得到了一定的推廣。人們逐步以計(jì)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)發(fā)展作用上得到了有效凸顯。

（2）80年代——計(jì)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(shí)，還增添了電路功能設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(jì)算機(jī)輔助工程主要功能包括：原理圖輸入、邏輯仿真、自動(dòng)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(jì)功能的進(jìn)一步豐富。

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

（4）現(xiàn)代EAD技術(shù)即為將計(jì)算機(jī)作為工具，基于EDA軟件平臺(tái)，結(jié)合硬件描述語言實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)文件，可自動(dòng)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(duì)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(jì)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(jì)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(jì)中，可起到一系列的作用。對(duì)于現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)而言，相對(duì)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(jì)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(jì)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(duì)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(jì)管理實(shí)踐帶來極為便利，促進(jìn)對(duì)電子設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)控制工作的開展，還可使電子設(shè)計(jì)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(jì)中的應(yīng)用，還可收獲極高的效率，可達(dá)成多任務(wù)同時(shí)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(jì)速度及改善電子設(shè)計(jì)效率水平，推動(dòng)電子設(shè)計(jì)工作進(jìn)一步朝信息市場(chǎng)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(duì)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(jì)的創(chuàng)新升級(jí)。EDA技術(shù)的一系列特征優(yōu)勢(shì)的凸顯可積極促進(jìn)現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的有序發(fā)展。

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

電子技術(shù)是一項(xiàng)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(jì)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(jì)效率。EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用有著十分重要的意義，EDA技術(shù)是將計(jì)算機(jī)用以主要平臺(tái)，然后將一系列相關(guān)技術(shù)開展綜合應(yīng)用。對(duì)于現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)而言，EDA技術(shù)是發(fā)展的新潮流，具備各式各樣優(yōu)勢(shì)作用發(fā)揮，將其應(yīng)用于現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)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(jì)帶來新的轉(zhuǎn)變，可有效改善全面電子技術(shù)設(shè)計(jì)效率水平，因此將EDA技術(shù)應(yīng)用于電子技術(shù)設(shè)計(jì)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(jì)的最新發(fā)展方向，可將其理解為：設(shè)計(jì)人員依據(jù)自頂向下設(shè)計(jì)方法，對(duì)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(jí)設(shè)計(jì)，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(jì)方法可稱之為高層次電子設(shè)計(jì)方法。

3.1 自頂向下設(shè)計(jì)方法

對(duì)于自頂向下設(shè)計(jì)方法而言，第一步要從系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jí)開展仿真、糾錯(cuò)，同時(shí)選取硬件描述語言對(duì)高層次系統(tǒng)行為開展描述，于系統(tǒng)一級(jí)開展驗(yàn)證。緊接著選取綜合優(yōu)化工具得出對(duì)應(yīng)門電路網(wǎng)表，網(wǎng)表相關(guān)的物理實(shí)現(xiàn)級(jí)既可以是印刷電路板，又可以是專用集成電路。設(shè)計(jì)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(jì)中的錯(cuò)誤提供便利，提高設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)的計(jì)算機(jī)語言，其借助軟件編程來對(duì)電子系統(tǒng)中各項(xiàng)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(jì)中硬件描述語言得到廣泛應(yīng)用。上世紀(jì)80年代美國(guó)國(guó)防部研發(fā)出高速集成電路硬件描述語言，以作用于對(duì)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(jì)。IEEE利用高速集成電路硬件描述語言對(duì)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(gè)設(shè)計(jì)層次，諸如邏輯門級(jí)、系統(tǒng)行為級(jí)以及寄存器傳輸?shù)龋⑶疫€支持多種不同形式對(duì)全面項(xiàng)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(jì)還為工藝間轉(zhuǎn)換提供了極大便利，同時(shí)高速集成電路硬件描述語言使得設(shè)計(jì)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(jì)

面對(duì)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(jì)過程中引入ASIC芯片開展解決。伴隨現(xiàn)代電子產(chǎn)品市場(chǎng)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(duì)全定制ASIC芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員要對(duì)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(jì)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(jì)流程

EDA技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)技術(shù)，是一類層次比較高的電子設(shè)計(jì)手段，該項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)基于概念驅(qū)動(dòng)，確保電子設(shè)計(jì)工作人員在設(shè)計(jì)過程中無需對(duì)門級(jí)原理圖開展利用，工作人員在確立設(shè)計(jì)目標(biāo)后便可應(yīng)用EDA技術(shù)對(duì)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(jì)人員設(shè)計(jì)創(chuàng)造水平[5]。EDA系統(tǒng)支持設(shè)計(jì)人員把概念構(gòu)思、高層次描述輸入進(jìn)計(jì)算機(jī)后，基于系統(tǒng)規(guī)則實(shí)現(xiàn)對(duì)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。就EDA技術(shù)電子設(shè)計(jì)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(jí)功能仿真、適配前時(shí)序仿真及ASIC實(shí)現(xiàn)等，具體而言：（1）電子設(shè)計(jì)通過文本或圖形編輯器對(duì)設(shè)計(jì)描述予以呈現(xiàn)，即為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)表述；（2）電子設(shè)計(jì)通過編譯器對(duì)設(shè)計(jì)開展錯(cuò)排編譯，也就是輸入硬件描述語言程序；（3）設(shè)計(jì)人員對(duì)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(jì)檢測(cè)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(jí)設(shè)計(jì)便宣告結(jié)束。EDA技術(shù)電子設(shè)計(jì)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(jì)工作得到廣泛推廣，包括通訊、教學(xué)、醫(yī)學(xué)、航天、國(guó)家計(jì)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(jì)、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(duì)于CDMA無線通信系統(tǒng)而言，全面無線基站、移動(dòng)手機(jī)均于同一頻譜下運(yùn)行，為了對(duì)各種呼叫進(jìn)行區(qū)分，各部手機(jī)均有著一個(gè)特有的碼序列，CDMA基站唯有對(duì)多種觀點(diǎn)碼序列進(jìn)行有效判定，方可對(duì)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(cè)到的特定碼序列。FPGA可提供適用的濾波器設(shè)計(jì)，同時(shí)還具備DSP高級(jí)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(jì)的重要工具，不管是芯片設(shè)計(jì)，還是系統(tǒng)設(shè)計(jì)，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(xiàng)技術(shù)一方面可促進(jìn)對(duì)人體血壓、心率等生理信號(hào)展開更為準(zhǔn)確的檢測(cè)，一方面可經(jīng)由相關(guān)設(shè)計(jì)達(dá)成對(duì)生理信號(hào)的濾波、醫(yī)學(xué)圖像檢測(cè)等處理，使得生理信號(hào)更具臨床使用價(jià)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(jì)、生產(chǎn)中的應(yīng)用

無論是數(shù)字信號(hào)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(jì)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(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)，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(gè)行業(yè)，是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的核心，在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)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(jì)領(lǐng)域的技術(shù)變革，將進(jìn)一步提升電子設(shè)計(jì)水平。鑒于此，相關(guān)人員務(wù)必要清楚認(rèn)識(shí)EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)有序發(fā)展。

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