电子设计自动化 电子设计自动化 授课教师：何 授课教师：何 旭 旭 第一章 第一章 电子设计自动化简介 电子设计自动化简介 一、 历史与现状 二、 EDA技术的基本特征 三、 EDA工具简介 四、 ASIC设计—EDA 的重要应用 五 、课程主要内容 一 一 历史与现状 历史与现状 传统的设计方法： 上上 设计分解 构造系统 下下 设计分解： 1 确定设计目标 2 功能分解 3 进一步细分，直至可用市面上买到 的元器件构建此模块为止 构造系统： 1 用市面上可买到的元器件构建 最底层模块 2 用较低一层模块构造较高一层模块 3 构造顶层模块 传统设计方法的每一个设计步骤都 要借助于经验和手工来完成，一个 较为复杂的电子系统需要经过多次 设计 测试 修改 再设计的 反复迭代过程，才能完成。 弊端：效率低下、消耗量大 电子设计自动化技术（ Electronics Design Automation 简称 EDA） 是一种以计算机为基本工作平台，应用计 算机图形学、拓扑逻辑学、计算数学、以 及人工智能等多种计算机应用科学的最新 成果开发出来的一整套软件工具，帮助电 子设计工程师从事电子元件、产品和系统 设计的综合技术。 EDA的发展 的发展 第一代：70年代 手工绘制PCB和IC 版图 在计算机上完成 第二代： 80年代 仿真和自动布局布线 第三代： 90年代 高级语言描述、系统级仿真和综合，开始实 现“概念驱动工程”（Concept Driver Engineering, CED ）的梦想。 二、 二、 EDA技术的基本特征 技术的基本特征 第三代EDA 技术的基本特征有三个方面： 1. 高级语言描述 2. 自顶而下的分层设计 3. 并行设计环境 1. 高级语言描述 高级语言描述 迫于 Time-to-Market 的压力和设计大规模 集成电路的需要，产生了硬件描述语言。 HDL特点： （1 ）是一种计算机语言 。 （2 ）可以对电子系统进行分层设计 与描述。 （3 ）描述即可抽象（高层的行为描述）， 也可具体（底层的结构描述）。 （4 ）支持延迟仿真，可模拟硬件行为。 （5 ）数据类型丰富，可自定义类型。 2. 自上而下的分层设计 自上而下的分层设计 传统设计方法是自下而上 缺点：即使每一个子系统分别满足设计要求 但整个系统的要求不一定得到满足 现代设计方法是自上而下设计： 特点：逐层描述、逐层模拟 保证满足系统指标 3. 并行设计环境 并行设计环境 将众多的软件工具集成在一起，对电子系 统设计进行项目管理、流程控制、数据管理等 工作，使原来各个独立的软件工具成为一个统 一的设计软件包，便于使用和管理。 新趋势：抛弃各公司专有设计环境，开发 符合工业标准的公共设计平台和接口标准。 三、 三、 EDA工具简介 工具简介 1. 设计输入工具 2. 仿真工具 3. 综合工具 4. PCB设计工具 5. IC/ASIC设计工具 6. 库与库开发工具 7. 机电一体化设计 8. 软件设计工具 四、 四、 ASIC设计 设计 —EDA的重要应用 的重要应用 ASIC-----Application Specific Integrated Circuit 是根据某种整机或电子系统的要求而专门设计的 IC。 优点：集成度高、速度快、可靠性好、保密性好、 体积小、重量轻。 1、 、 ASIC分类 分类 IC 通用IC 专用IC---ASIC 专用定制ASCP 面向多用户、特定领域ASSP 全定制ASIC 半定制ASIC 常用的半定制 常用的半定制 ASIC： ： 门阵列 (Gate Array) 标准单元 (Standard Cell) 可编程器件 (PLD) 现场可编程门阵列 (FPGA) 2. ASIC的设计方法 的设计方法 （1 ）分离元器件（中小规模 IC）的电路集成 　　需要解决：电路结构调整，以适应ＡＳＩＣ实现 　　　　　　　电路优化 　　　　　　　测试码生成 　　可借助ＥＤＡ工具实现 　 （2 ）由功能到电路的设计实现 　　　根据系统或整机要求提指标，然后设计 较优化 ３ ３ . ＡＳＩＣ的设计步骤 ＡＳＩＣ的设计步骤 （１）概念形成阶段　 （２）系统描述或电路设计阶段 （３）功能仿真阶段 （４）时序验证仿真阶段 （５）测试码生成，测试码仿真阶段 （６）得到如下文件： 　　　　全部电路图、自制库、时序仿真波形与输入激励、 　　　　测试码仿真波形与相应的测试码，外引脚清单、 　　　　ＩＣ交、直流特性。 　 （７） 布局布线 （８） 后仿真阶段 （９） 工艺测试码生成阶段 （１０）样片初测　 （１１）样片终测 五、课程内容 五、课程内容 HDL语言是当今EDA 技术发展的突出代表 HDL分为 VHDL (侧重高层设计） Verilog （侧重结构设计） VHDL更适合一般电子设计工程师的需要，本课程主 要介绍VHDL 语言。 推荐参考书 推荐参考书 VHDL硬件描述语言 与数字逻辑电路设计 西安电子科技大学出版社