基于ＥＤＡ技术的电子系统设计探讨

1、基于技术的电子系统设计讨论关键词eda技术电子系统仿真二十世纪后半期，随着集成电路和计算机的不断开展，电子技术面临着严峻的挑战。由于电子技术开展周期不断缩短，专用集成电路(asi)的设计面临着难度不断进步与设计周期不断缩短的矛盾。为理解决这个问题，要求我们必须采用新的设计方法和使用高层次的设计工具。在此情况下，eda(eletrnidesignautatin即电子设计自动化)技术应运而生。随着电子技术的开展及缩短电子系统设计周期的要求，eda技术得到了迅猛开展。一、eda技术的定义及构成所谓eda技术是在电子ad技术根底上开展起来的计算机软件系统。它是以计算机为工作平台，以硬件描绘语言为系统逻

2、辑描绘的主要表达方式，以eda工具软件为开发环境，以大规模可编程逻辑器件pld(prgraablelgidevie)为设计载体，以专用集成电路asi(appliatinspeifiintegratediruit)、单片电子系统s(systenahip)芯片为目的器件，以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化设计过程j。在此过程中，设计者只需利用硬件描绘语言hdl(hardaredesriptinlanguage)，在eda工具软件中完成对系统硬件功能的描绘，eda工具便会自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至特定目的芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作，最终形成集

3、成电子系统或专用集成芯片。尽管目的系统是硬件，但整个设计和修改正程如同完成软件设计一样方便和高效。现代eda技术的根本特征是采用高级语言描绘，具有系统级仿真和综合才能。eda技术研究的对象是电子设计的全过程，有系统级、电路级和物理级各个层次的设计。eda技术研究的范畴相当广泛，从asi开发与应用角度看，包含以下子模块：设计输入子模块、设计数据库子模块、分析验证子模块、综合仿真子模块和布局布线子模块等。eda主要采用并行工程和“自顶向下的设计方法，然后从系统设计入手，在顶层进展功能方框图的划分和构造设计，在方框图一级进展仿真、纠错，并用vhdl等硬件描绘语言对高层次的系统行为进展描绘，在系统一级

4、进展验证，最后再用逻辑综合优化工具生成详细的门级逻辑电路的网表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。二、eda技术的开展eda技术的开展至今经历了三个阶段：电子线路的ad是eda开展的初级阶段，是高级eda系统的重要组成局部。它利用计算机的图形编辑、分析和存储等才能，协助工程师设计电子系统的电路图、印制电路板和集成电路板图。它可以减少设计人员的繁琐重复劳动，但自动化程度低，需要人工干预整个设计过程。eda技术中级阶段已具备了设计自动化的功能。其主要特征是具备了自动布局布线和电路的计算机仿真、分析和验证功能。其作用已不仅仅是辅助设计，而且可以代替人进展某种思维。高级eda阶段，又称

5、为esda(电子系统设计自动化)系统。过去传统的电子系统电子产品的设计方法是采用自底而上(btt-up)的程式，设计者先对系统构造分块，直接进展电路级的设计。eda技术高级阶段采用一种新的设计概念：自顶而下(tp-dn)的设计程式和并行工程(nurrentengineering)的设计方法，设计者的精力主要集中在所设计电子产品的准确定义上，eda系统去完成电子产品的系统级至物理级的设计。此阶段eda技术的主要特征是支持高级语言对系统进展描绘。可进展系统级的仿真和综合。三、基于eda技术的电子系统设计方法1.电子系统电路级设计首先确定设计方案，同时要选择能实现该方案的适宜元器件，然后根据详细的元

6、器件设计电路原理图。接着进展第一次仿真，包括数字电路的逻辑模拟、故障分析、模拟电路的交直流分析和瞬态分析。系统在进展仿真时，必需要有元件模型库的支持，计算机上模拟的输入输出波形代替了实际电路调试中的信号源和示波器。这一次仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。仿真通过后，根据原理图产生的电气连接网络表进展pb板的自动布局布线。在制作pb板之前还可以进展后分析，包括热分析、噪声及窜扰分析、电磁兼容分析和可靠性分析等，并且可以将分析后的结果参数反标回电路图，进展第二次仿真，也称为后仿真，这一次仿真主要是检验pb板在实际工作环境中的可行性。可见，电路级的eda技术使电子工程师在实际的电子系统产生之

7、前，就可以全面理解系统的功能特性和物理特性，从而将开发过程中出现的缺陷消灭在设计阶段，不仅缩短了开发时间，也降低了开发本钱。2.系统级设计系统级设计是一种“概念驱动式设计，设计人员无须通过门级原理图描绘电路，而是针对设计目的进展功能描绘。由于摆脱了电路细节的束缚，设计人员可以把精力集中于创造性概念构思与方案上，一旦这些概念构思以高层次描绘的形式输入计算机后，eda系统就能以规那么驱动的方式自动完成整个设计。系统级设计的步骤如下：第一步：按照“自顶向下的设计方法进展系统划分。第二步：输入vhdl代码，这是系统级设计中最为普遍的输入方式。此外，还可以采用图形输入方式(框图、状态图等)，这种输入方式

8、具有直观、容易理解的优点。第三步：将以上的设计输入编译成标准的vhdl文件。对于大型设计，还要进展代码级的功能仿真，主要是检验系统功能设计的正确性，因为对于大型设计，综合、适配要花费数小时，在综合前对源代码仿真，就可以大大减少设计重复的次数和时间，一般情况下，可略去这一仿真步骤。第四步：利用综合器对vhdl源代码进展综合优化处理，生成门级描绘的网表文件，这是将高层次描绘转化为硬件电路的关键步骤。综合优化是针对asi芯片供给商的某一产品系列进展的，所以综合的过程要在相应的厂家综合库支持下才能完成。综合后，可利用产生的网表文件进展适配前的时序仿真，仿真过程不涉及详细器件的硬件特性，较为粗略。一般设计，这一仿真步骤也可略去。第五步：利用适配器将综合后的网表文件针对某一详细的目的器件进展逻辑映射操作，包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化和布局布线。第六步：将适配器产生的器件编程文件通过编程器或下载电缆载入到目的芯片fpga或pld中。假如是大批量产品开发，通过更换相应的厂家综合库，可以很容易转由asi形式实现。四、前景展望21世纪将是eda技术的高速开展时期，eda技术是现代电子设计技术的开展方向，并着眼于数字逻辑向模拟电路和数模混合电路的方向开展。eda将会超越电子设计的范畴进入其他领域随着集成电